ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN
TELECOMUNICACIONES Y REDES
“ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE ACCESO
CONDICIONAL PARA UN SERVICIO DE TV PAGADO”
TESIS DE GRADO
Previa obtención del título de:
INGENIERA EN ELECTRÓNICA TELECOMUNICACIONES Y REDES
Presentado por:
Jacqueline del Rocío Álvarez Erazo
Mariela Teresa Hernández Miño
RIOBAMBA –ECUADOR
2012
A todas las personas que nos han
apoyado en el transcurso de esta
etapa, por su ayuda, interés y
colaboración en la realización de
este proyecto.
Al término de un gran proceso, logrado con paciencia y mucho
sacrificio, esta tesis la dedico principalmente a la presencia diaria
y al apoyo constante de mis amados padres, Dorita y Alonso,
quienes confiaron en mí a pesar de todos los obstáculos
interpuestos en mitad del camino. Indudablemente, también
dedico este estudio a Dios, por haberme dado la vida y la fuerza
de su amor a través de mi familia.
Además, consagro esta tesis a mis dos queridas hermanas, Mónica
y Vero, por su amor y alegría a lo largo de mi carrera. Finalmente,
agradezco enormemente a mis amigas y amigos que siguen siendo
parte importante de mi vida, pues con ellos, las lágrimas y las risas
siempre son abrigadas con cariño y placer. A todos ellos, mi amor
y mis letras en este trabajo.
JACQUELINE DEL ROCÍO ÁLVAREZ ERAZO
Este logro es dedicado a mi madre bella Fanny Miño por ser la
base fundamental en mi formación humana y profesional, gracias
por el apoyo incondicional.
MARIELA TERESA HERNANDEZ MIÑO
NOMBRE
FIRMA
Ing. Iván Menes
DECANO FACULTAD DE INFORMATICA
Y ELECTRÓNICA
...........................
.............................
Ing. Pedro Infante
.
DIRECTOR DE LA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA
EN TELECOMUNICACIONES Y REDES
............................
............................
Ing. José Guerra
DIRECTOR DE TESIS
. ............................
..............................
Dr. Geovanny Vallejo
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
............................
.............................
Lcdo. Carlos Rodríguez
DIRECTOR DEPARTAMENTO DE
DOCUMENTACIÓN
NOTA DE LA TESIS
..............................
............................
FECHA
.............................
“Yo, JACQUELINE DEL ROCÍO ÁLVAREZ ERAZO, soy responsable de las ideas,
doctrinas y resultados expuestos en esta tesis; y, el patrimonio intelectual de la Tesis de
Grado pertenece a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO”.
Jacqueline del Rocío Álvarez Erazo
“Yo, MARIELA TERESA HERNANDEZ MIÑO, soy responsable de las ideas,
doctrinas y resultados expuestos en esta tesis; y, el patrimonio intelectual de la Tesis de
Grado pertenece a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO”.
Mariela Teresa Hernández Miño
ÍNDICE DE ABREVIATURAS
AC o CA
Conditional Access
AGC
Controles automáticos de ganancia
AT
Comandos de atención
ATM
Modo de Transferencia Asíncrona
BTS
Estación Radio Base
CAS
computer algebra system
CATV
Community antenna television
CMOS
Complementary Oxide Metal Semiconductor
CMTS
Sistema de Terminación de Cablemódems
CW
CONTROL WORD
DES
Data Encryption Standard
DVB
Digital Video Broadcasting
FDM
Acceso múltiple por división de frecuencia
FDMA
Acceso múltiple por división de frecuencia
FM
Frecuencia Modulada
GSM
Sistema global para las comunicaciones móviles
HFC
Híbrido de Fibra y Coaxial
IP
Internet Protocol
IPTV
Internet Protocol Television
IRD
Integrated Receiver Decoder
ISDN
Red Digital de Servicios Integrados
MPEG
Moving Pictures Experts Group
NTSC
National Television System Committee
PAL
línea de fase alternada
PCMCIA
Personal computer memory
PPV
Pay per view
PSTN
Public switched telephone network
RX
Receptor o recepción
SAS
Sistema de Autorización de Abonado
SDH
Jerarquía digital sincrónica
SMS
Sistema de Gestión de Abonado
SMSC
Short Message Service Center
STB
Set-top Box
TDMA
Time division multiple access
TTL
Lógica Transistor Transistor
TX
Transmisor o transmisión
UHF
Ultra high frequency
USB
Universal Serial Bus
VHF
Very High Frequency
VOD
Video Bajo demanda
VOIP
Voz sobre IP
VSB
Vestigial SideBand
ÍNDICE GENERAL
PORTADA
AGRADECIMIENTO
DEDICATORIA
FIRMAS REAPONSABLES Y NOTA
RESPONSABILIDAD DEL AUTOR
INDICE ABREVIATURAS
INDICE GENERAL
INDICE FIGURAS
INDICE TABLAS
INTRODUCCION
CAPITULO I .......................................................................................................................
1. GENERAL DEL PROYECTO DE TESIS ...........................................................- 19 1.1. ANTECEDENTES…………………………………………………………..- 19 1.2. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... - 21 1.3. OBJETIVOS .................................................................................................. - 22 1.3.1. OBJETIVOS GENERALES:……………………………………………..- 22 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:………………………………………….…- 22 1.4. HIPÓTESIS .................................................................................................... - 23 CAPÍTULO II .....................................................................................................................
MARCO TEÓRICO ...................................................................................................- 24 2.1. ANTECEDENTES DE LA TELEVISIÓN PAGADA EN ECUADOR ............. - 24 2.2. DESCRIPCIÓN DE TELEVISIÓN PAGADA (CATV)…………………….....- 28 2.2.1. ARQUITECTURA DE LA TELEVISIÓN PAGADA ................................- 32 2.2.1.1.Cabecera…………………………………………………………….….-322.2.1.2. Terminal Cabecera de Red…………………………………………….-342.2.1.3. Centro de Distribución………………………………………….......…-352.2.1.4. Terminación de Red Óptica……………………………………..….....-352.2.2. COMPONENTES DE RED PARA CATV………………………………..- 36 2.2.2.1. Headend………………………………………………………....…….- 362.2.2.2. Feeder…………………………………………………………………- 372.2.2.3. Main Station………………………………………………………..… -372.2.2.4. Tap………………………………………………………………..… ...-382.2.2.5. Cable Coaxial…………………………….………………………...….-382.3. SISTEMAS DE ACCESO CONDICIONAL………………………………….. - 40 2.3.1. ESTRATEGIAS DE ENCRIPTACIÓN…………………………….…...…- 43 2.3.1.1. Multicrypt……………………………………………………....….…..-432.3.1.2. Simulcrypt "débil"…………………………....…………………….….-44-
2.3.1.3. Simulcrypt "fuerte"……………………………………………………-452.3.2. TIPOS DE CODIFICACIÓN EN ANALÓGICO........................................- 46 2.3.2.1. Videocrypt……………………………………………………………..-462.3.2.2. Eurocrypt……………………………………………………………....-472.3.2.3. Negra Visión…………………………………………………………..-482.3.2.4. Seca-Mediaguard…………………………………………...............….-49CAPÍTULO III....................................................................................................................
MÉTODOS DE ACTIVACIÓN ................................................................................- 51 3.1. TIPOS DE ACCESO ...................................................................................... - 51 3.1.1. Sistemas basados en la Interfaz Común del DVB (DVB-CI): ...................- 51 3.1.2. Sistemas basados en una tarjeta inteligente: ...............................................- 52 3.1.3. Sistemas basados en un chip: .....................................................................- 52 3.1.4. Sistemas basados en tarjeta inteligente virtual: ..........................................- 53 3.2. TIPOS DE CONFIGURACIÓN..................................................................... - 53 3.2.1. Sistema Residente. ......................................................................................- 53 3.2.2. Sistema Descargado vía OTA. ...................................................................- 53 3.2.3. Sistema Durmiente. ....................................................................................- 54 3.3. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE ACCESO CONDICIONAL .............. - 54 3.4. ACCESO CONDICIONADO MEDIANTE COMUNICACIÓN GSM......... - 55 3.4.1. CARACTERISTICAS DE LA COMUNICACIÓN GSM .........................- 57 3.4.2. SERVICIO DE MENSAJES CORTOS (SMS)..........................................- 58 CAPÍTULO IV ....................................................................................................................
DISEÑO DEL SISTEMA DE ACCESO CONDICIONAL ....................................- 61 4.1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA ............................................................... - 61 4.1.1. NECESIDADES DEL MÉTODO DE SISTEMA DE ACCESO
CONDICIONAL ....................................................................................................- 64 4.1.2. REQUISITOS DEL DISPOSITIVO DE ACCESO CONDICIONAL
TRANSMISOR ......................................................................................................- 65 4.1.3. RESTRICCIONES DEL DISPOSITIVO DE ACCESO CONDICIONAL
RECEPTOR ...........................................................................................................- 66 4.2. DISEÑO DEL SISTEMA HARDWARE ........................................................... - 66 4.2.1. SISTEMA DE TRANSMISIÓN- CENTRAL .............................................- 66 4.2.1.1. Bloque de envío de datos……………………………………………...-664.2.1.2. Bloque de recepción de datos…………………………………………-674.2.1.3. Selección del microcontrolador……………………………………….-674.2.1.4. Puerto serial de comunicación del microcontrolador…………………-694.2.1.5. Bloque de codificación de señal CATV………………………………-724.2.1.6. Interfaz de usuario……………………………………….…................-73-
4.2.1.7. Bloque de comunicación GSM…………………………………….....-734.2.1.8. Puerto serial de comunicación de comunicaciones GSM…………….-744.2.1.8.1. Protocolo MBUS………………………….…………….-744.2.1.8.2. Protocolo FBUS……………………………..…………..-744.2.1.9. Capacidad de envío y recepción de mensajes…..…………………….-764.2.1.10. Protocolo de comunicaciones…………………………………….....-774.2.1.11. Comandos AT……………………………………………………….-774.2.1.12. Comandos de configuración………………………………………...-784.2.1.13. Comandos para envío de SMS……………………………………...-804.2.1.14. Comandos para recepción de SMS……………………………….…-834.2.1.15. Códigos de resultados y error……………………………………….-884.2.1.16. Bloque de códigos que interpretará la estación central ………….....-894.2.1.17. Diagramas de flujo Transmisor……………………………………..-914.2.2. SISTEMA DE RECEPCIÓN
- 95 4.2.2.1. Bloque de envío de datos……………………………………..-954.2.2.2. Bloque de recepción de datos………………………………...-964.2.2.3. Bloque de decodificación digital……………………………..-964.2.2.4. Bloque de control de señal CATV…………………………...-974.2.2.5. Bloque de control de estado………………………………….-974.2.2.6. Bloque de sensores de Aviso…………………………………-984.2.2.7. Diagramas de flujo…………………………………………...-994.3. CONSTRUCCIÓN………………………………………………………….. - 102 4.3.1. Acceso condicional Transmisor………………………………………… - 102 4.3.1.1. Bloque de codificación de señal CATV…………………..………..-1034.3.1.2. Bloque de Interfaz de usuario……………………………………....-1044.3.1.3. Bloque de comunicación GSM……………………………………..-1054.3.2. Acceso Condicional Receptor…………………………………………... - 106 4.3.2.1. Bloque de decodificación digital y control CATV………….-1064.3.2.2. Bloque de sensores de Aviso………………………………..-1074.3.2.3. Bloque de control…………………………………………....-1084.4. PROGRAMACIÓN…………………………………………………………. - 109 CAPÍTULO V……………………………………………………………………………
PRUEBAS Y RESULTADOS…………………………………………………… - 114 5.1. PRUEBAS DE TRANSMISIÓN…………………………………………… - 122 5.2. PRUEBAS DE RECEPCIÓN……………………………………………….. -1255.3. PRUEBA DE ACTIVACIÓN………………………………………………… -1275.4. RESULTADOS……………………………………………………………… - 129 CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
RESUMEN
SUMMARY
ANEXOS
BIBLIOGRAFIA
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura II.1.- Esquema general de un sistema de CATV......................... - 31 Figura II.2.- Logos de los principales proveedores de televisión por
cable de Ecuador ...................................................................................... - 32 Figura II.3.- Cabecera de una red CATV ............................................... - 33 Figura II.4.- Terminal Cabecera de Red CATV ..................................... - 34 Figura II.5.- Componentes principales de una red CATV ..................... - 39 Figura II.6.- Estructura General de un Sistema de Acceso Condicional - 43 Figura II.7.- Módulo Multicrypt ............................................................. - 44 Figura II.8.- Demodulador Simulcrypt ................................................... - 45 Figura II.9.- a) Video Encrypter, b) VideoCrypt Signal, c) VideoCrypt
decoder ..................................................................................................... - 47 Figura II.10.- Decodificador Eurocrypt .................................................. - 48 Figura II.11.- Nagrascrambling, Modulo decodificador ........................ - 49 Figura II.12.- Tarjeta PCMCIA mediaguard .......................................... - 50 Figura IV.13.- Sistema de recepción digital formado por la Antena +
LNB .......................................................................................................... - 62 Figura IV.14.- Receptor digital Azamérica S808 ................................... - 63 Figura IV.15.- Esquema general del sistema de acceso condicional ...... - 64 Figura IV.16.- Microcontrolador PIC 16F877A de la serie Microchip.. - 68 Figura IV.17.- Comunicación USART entre un puerto in-out serial y
un microcontrolador ................................................................................. - 72 Figura IV.18.- Puerto de comunicaciones de un módulo GSM de
celular Nokia 3220b ................................................................................. - 75 Figura IV.19.- Pines de conexión Cable de datos DKU-5 ..................... - 76 Figura IV.20.- Cable de datos para comunicación del
microcontrolador con el modulo GSM .................................................... - 76 Figura IV.21.- Ejecución del comando AT ............................................ - 79 Figura IV.22.- Ejecución del comando AT+CMGF=1 .......................... - 80 Figura IV.23.- Comando AT+CMGW, para cargar un SMS en el
módulo ...................................................................................................... - 83 Figura IV.24.- Comando AT+CMSS=1, que envía un SMS.................. - 83 Figura IV.25.- Extracción de SMS mediante AT+CMGL=”ST
UNSET” ................................................................................................... - 84 Figura IV.26.- Cambio de posición de memoria mediante AT+CMPS . - 85 Figura IV.27.- Comando AT+CMGL= “ALL” ...................................... - 85 Figura IV.28.- Utilización de comandos para leer mensajes no leídos .. - 86 -
Figura IV.29.- Lectura de mensaje leído y comando CMGD=1 para
borrar el mensaje ...................................................................................... - 87 Figura IV.30.- Ejemplo de un código de resultado Error ....................... - 88 Figura IV.31.- Diagrama de flujo para el acceso condicional
transmisor ................................................................................................. - 92 Figura IV.32.- Diagrama de flujo para el control de acceso .................. - 94 Figura IV.33.- Diagrama general de bloques para el acceso ubicado en
la central ................................................................................................... - 95 Figura IV.34.- Diagrama de flujo para comprobar el estado del
receptor ................................................................................................... - 100 Figura IV.35.- Diagrama de flujo para un acceso indebido al receptor - 101 Figura IV.36.- Diagrama de bloques general Acceso Condicional
Receptor ................................................................................................. - 102 Figura IV.37.- Configuración del sistema de codificación digital ....... - 103 Figura IV.38.- Interfaz de usuario mediante teclado alfanumérico y
LCD ........................................................................................................ - 104 Figura IV.39.- Bloque de comunicaciones con el módulo GSM ........ - 106 Figura IV.40.- Sistema de decodificación de señal CATV .................. - 107 Figura IV.41.- Sistema digital para controlar el acceso indebido al
receptor instalado ................................................................................... - 108 Figura IV.42.- Bloque de control del receptor de Acceso
condicionado. ......................................................................................... - 108 Figura IV.43.- Bloque de código para hacer una llamada usando el
módulo GSM .......................................................................................... - 110 Figura IV.44.- Bloque de código para enviar un SMS usando el
módulo GSM .......................................................................................... - 110 Figura IV.45.- Bloque de código para leer un SMS usando el módulo
GSM ....................................................................................................... - 111 Figura IV.46.- Bloque de código para verificar la señal de alerta
recibida por el receptor........................................................................... - 112 Figura IV.47.- Bloque de código para detectar el estado inicial del
receptor ................................................................................................... - 112 Figura IV.48.- Bloque de código para enviar la alarma de acceso
indebido al transmisor ............................................................................ - 113 Figura IV.49.- Bloque de código para activar el decodificador y la
señal CATV que llega del transmisor .................................................... - 113 Figura V.50.- Simulación de la conexión Central GSM y Receptor
Digital ..................................................................................................... - 117 Figura V.51.- Simulación de la Central GSM emitiendo mensaje de
espera ...................................................................................................... - 118 -
Figura V.52.- Confirmación de cambio de estado ................................ - 119 Figura V.53.- Sistema manual de Activación, Registro y Bloqueo de
Decodificadores...................................................................................... - 120 Figura V.54.- Simulación de mensaje de alarma .................................. - 121 Figura V.55.- Prueba de conexión Microcontrolador - Módulo GSM . - 122 Figura V.56.- Acoplamiento de voltajes usando transistores ............... ..-123Figura V.57.- Sistema de acoplamiento más modulo GSM conectado
al microcontrolador .................................................................................. -124Figura V.58.- Prueba de comunicación con la Interfaz Visual ............. ..-124Figura V.59.- Visualización del mensaje en la interfaz visual ............. ..-125Figura V.60.- Conexión del sistema con el receptor digital Azamérica . -126Figura V.61.- Pruebas de conexión con la central transmisora .............. -126Figura V.62.- Prueba de niveles de voltaje en el acceso receptor .......... -127Figura V.63.- Vista general de conexión de la estación central con el
receptor ..................................................................................................... -129-
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla IV.1.- Características técnicas del microcontrolador 16f877a............... - 69 Tabla IV.2.- Tabla de errores más comunes de respuesta del módulo GSM ... - 89 Tabla IV.3.- Tabla de Códigos de operador ..................................................... - 90 Tabla IV.4.- Niveles de voltaje para decodificación ....................................... - 96 -
INTRODUCCIÓN
En la actualidad la televisión por cable es un medio que ha ganado espacio en la
colectividad debido a los diferentes servicios (internet, telefonía, PPV) que se puede
acceder en comparación a la televisión abierta, lo que permite a los suscriptores
tener una mayor gama de contenidos ofrecidos por los operadores gracias a la
optimización del espectro electromagnético que condiciona a la televisión
tradicional a presentar un número limitado de canales.
La televisión por cable basa su funcionamiento en una transmisión de señales
mediante una red de cables que utiliza a los medios guiados como la fibra óptica, el
cable coaxial o HFC, lo cual permite una mejor transmisión/recepción de los
contenidos originados en la matriz televisiva.
Otro de los medios más utilizados por los proveedores es la radiofrecuencia, que
proporciona una ventaja adicional en cuanto a cobertura, pero también es vulnerable
a factores diversos como interferencias, ruidos y de ingeniería inversa de hardware
que conlleva a fallas de seguridad en los equipos decodificadores del usuario final.
Las empresas proveedoras de televisión por cable manejan distintos sistemas para el
control de emisión, facturación y seguridad, siendo éstos parámetros los que se
quieren administrar en la implementación del presente proyecto de tesis, el mismo
que plantea la utilización un sistema de acceso condicional que asegure la calidad y
seguridad en la codificación/decodificación de la señal para evitar perjuicios a la
empresa.
Cabe mencionar que el sistema de acceso condicional
implementado en este
proyecto, utiliza la red GSM de las operadoras celulares como un gestor remoto que
permite optimizar la administración de los parámetros antes mencionados.
CAPITULO I
MARCO REFERENCIAL
1. GENERAL DEL PROYECTO DE TESIS
1.1. ANTECEDENTES
La existencia de redes de televisión por cable o CATV (Community Antenna
Television) se remonta a mediados de los años 40. En el verano de 1949,
en Estados Unidos, concretamente en Astoria, Oregón, un técnico llamado E.L.
Parsons montó una pequeña red que se puede considerar precursora de la
televisión por cable. Estaba constituida por un sistema de antenas,
amplificadores y mezcladores de señal. Esta señal combinada era distribuida
- 20 -
mediante cable a sus vecinos, que de esta forma podían ver diversos programas
sin necesidad de disponer de antenas y con un buen nivel de calidad.
El acceso condicional es un sistema que permite el control, por parte del
operador, de los permisos de un subscriptor a acceder a TV, radio o datos que
se emiten por su plataforma. Este sistema está integrado tanto en las cabeceras
como en los decodificadores.
El caso más común de uso de este sistema, permite que los operadores puedan
básicamente hacer que un subscriptor tenga que pagar por ver ciertos
contenidos (canales Premium o Pay-per-View), pero también puede realizar
otro tipo de operaciones como la ocultación en algunas zonas sin derechos de
emisión (como la emisión de partidos de fútbol) o el envío de mensajes
personalizados de texto.
Otra aplicación dentro de esta industria es el control de acceso de los
proveedores de contenido (como canales de televisión) de las empresas de cable
a sus señales. La utilidad de estos sistemas radica en que permiten utilizar
canales abiertos para la transmisión de información, manteniendo el control
sobre el uso. Así, es posible enviar canales de televisión en un sistema de
satélite los cuales podrán ser vistos solamente por los usuarios que lo tengan
contratado.
- 21 -
Hay algunos sistemas que se basan en tarjetas con chips y otros en códigos
de software como las claves encriptadas que generalmente se cambian cada mes
para evitar los ataques de los hackers.
A pesar de todos los avances tecnológicos, los sistemas de acceso condicionado
siguen siendo vulnerables de alguna manera por los hackers por lo cual deben
estar en constante evolución.
1.2. JUSTIFICACIÓN
En el Ecuador la tendencia al robo de señal y modificación del hardware se ha
incrementado gracias a la facilidad de acceso, debido al bajo costo de
implementación e importación de los decodificadores satelitales, lo que
constituye una pérdida en los proveedores.
Observando esta problemática se desarrolla este proyecto de tesis con el fin de
mejorar la seguridad y control del sistema de televisión por cable para evitar la
denominada piratería.
Este proyecto de investigación tiene como finalidad implementar un sistema de
control y administración remota que permita una empresa mayor facilidad de
monitoreo en tiempo real de todos sus suscriptores brindado una mejor calidad
de servicio.
- 22 -
Además este sistema de control a implementar servirá para crear un método
que contribuya a mejorar la seguridad de las empresas proveedoras de televisión
por cable, puesto que existe una serie de técnicas de codificación ineficientes en
el control de acceso a este servicio.
Consecuentemente, se pretende iniciar una investigación sobre la codificación
de señales que sirvan de apoyo para estudios posteriores que se relacionados
con el tema.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1.
OBJETIVOS GENERALES:
Analizar e implementar un sistema de acceso condicional para un servicio de
tv pagado.
1.3.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Estudiar e implementar el método de sistema de acceso condicional.
 Diseñar e Implementar el dispositivo de acceso condicional
transmisor.
 Diseñar e Implementar el dispositivo de acceso condicional receptor.
 Diseñar e implementar el sistema de activación de acceso condicional.
- 23 -
1.4. HIPÓTESIS
“Con la implementación de este nuevo sistema de recepción y transmisión de
acceso condicionado se pretende entregar una herramienta de ayuda a las
empresas de servicios de tv pagado para brindar
evitando pérdidas por robo de señal”
una mayor seguridad,
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. ANTECEDENTES DE LA TELEVISIÓN PAGADA EN ECUADOR
La pionera en la televisión pagada en Ecuador es TVCable, que nació en 1986.
El Grupo Isaías comenzó así un creciente negocio en las telecomunicaciones.
Al inicio, el servicio llegó solo a las zonas residenciales, pero a mediados de los
noventa su incursión creció a más de 5 000 suscriptores.
De la mano con TVCable surgió Cablevisión, una señal exclusiva para los
suscriptores. Se transmite en dos frecuencias: CN3 (noticias) y CD7 (deportes).
Ese canal es uno de los más austeros del grupo, debido a su tamaño. Eduardo
Peña Hurtado, presidente ejecutivo hasta el 8 de julio del 2007, dice que en este
año registró USD 2.1 millones de publicidad.
- 25 -
TVCable lidera el mercado de televisión pagada, con más de 150 000 usuarios.
En el 2006 facturó USD 27,71 millones.
Entre el 2007 y el 2009, la cantidad de operadoras que ofrecen el servicio de
televisión pagada se han duplicado en el Ecuador. Aunque el crecimiento es
notable, los datos que se desprenden de las estadísticas son un reflejo de lo que
ocurre en otros sectores de la economía del país: el 50% de estas empresas son
ilegales.
Los resultados de un estudio de la empresa argentina Business Bureau también
muestran que el número de suscriptores ha pasado de 150.000 a 380.000 en el
mismo periodo. Según José Luis Romero, director de esta empresa, el perjuicio
al sector sería de USD$3’800.000 por mes, número que se obtiene al multiplicar
la cantidad de usuarios de las operadoras no regularizadas por el valor de la
tarifa promedio, unos USD$20.
Según Jaime Pérez, gerente general de Univisa, el Estado deja de percibir
valores por concepto de la concesión -y su posterior renovación-, el 2,5% de la
facturación por el uso de la concesión, además del 12% del IVA y el 15% del
ICE, rubros cancelados por los usuarios.
Ecuador figura en la “Priority Watch List” o lista roja de la propiedad
intelectual por “su falta de acción en contra de la falsificación de películas,
software y música”. Según Romero, en Ecuador existen las leyes de
Telecomunicaciones y de Propiedad Intelectual, pero en la práctica no se
- 26 -
aplican las sanciones. Para Pérez, las autoridades no tienen suficiente
conocimiento de los diferentes métodos para robar señal.
La demanda de televisión pagada crece con un ritmo acelerado en Ecuador. Las
cifras de la Superintendencia de Telecomunicaciones y de la Superintendencia
de Compañías así lo confirman.
Hasta el 31 de mayo del 2010, el número de suscriptores fue de 317 424 y para
mayo del 2011, la cantidad llegó a 405 121. El crecimiento en un año fue del
27% aproximadamente.
Las cifras económicas también muestran el crecimiento de las principales
empresas que ofrecen este servicio. La empresa líder del mercado TVCable, por
ejemplo, tuvo ventas por USD 33,7 millones en el 2008 y por 39,9 millones en
el 2009. Por su parte, DirecTV es la empresa de mayor crecimiento en los
últimos años. En el 2008 sus ventas fueron por USD 4,6 millones y un año
después llegaron a USD 17,4 millones. Su gerente comercial, Gonzalo
Chicaiza, sostiene que la oferta de las empresas participantes dinamiza este
mercado.
En el caso de DirecTV, explica Chicaiza, la clave estuvo en ofrecer televisión
de alta definición y decodificadores con disco duro, que permiten grabar la
imagen. “Además, seguimos incorporando tecnología para grabar la señal de
DirecTV desde la computadora y el móvil”. Esta compañía tiene cerca de
140000 suscriptores en la actualidad.
- 27 -
Para Alejandro Salem, gerente Nacional de Mercadeo de Televisión Pagada del
Grupo TVCable, el crecimiento del sector obedece a la creciente necesidad que
tiene la población de actualizarse, de entretenerse y de estar en contacto con el
mundo externo. Todo esto es posible por la televisión pagada, asegura.
También incide, según Salem, el incremento de la inversión publicitaria por
parte de los principales proveedores de este servicio.
En cuanto al perfil de los consumidores, Salem considera que establecer un
perfil específico para el cliente de televisión pagada sería desconocer la
diversidad y potencialidad existente en el mercado. “Las estructuras de
programación y esquemas comerciales de este servicio deben diseñarse para
atender los diferentes gustos, preferencias, edades, géneros y segmentos
socioeconómicos”.
No obstante, también existen debilidades o inconvenientes. Para el vocero de
DirecTV, las empresas que operan ilegalmente “hacen daño a las empresas que
cumplimos con las leyes. Eso no incentiva la inversión en el sector”.
Otro punto de este mercado, que se concentra en Quito y Guayaquil, es que la
mayor parte de los componentes tecnológicos que se utilizan están expuestos en
postes, techos y veredas. Para Salem, la vulnerabilidad de la electrónica más
que una debilidad es un desafío diario.
- 28 -
Aun así, la competencia sigue. La operadora Claro comercializa desde abril el
servicio de alta definición en Guayaquil. La firma ya ofrecía televisión pagada
desde el 2008. La inversión en tecnología es clave, según José Antonio Vedova,
gerente General de Ecuador Telecom (Claro).
La penetración de la televisión pagada bordea entre el 9% y el 20%, según las
empresas que ofrecen el servicio y la Supertel.
Según el Grupo TV Cable, el promedio de penetración en Latinoamérica supera
el 25%. Es evidente el potencial y espacio que hay para crecer en este
segmento.
2.2. DESCRIPCIÓN DE TELEVISIÓN PAGADA (CATV)
La televisión pagada o televisión por cable, surge por la necesidad de llevar
señales de televisión y radio, de índole diversa, hasta el domicilio de los
abonados, sin necesidad de que estos deban disponer de diferentes equipos
receptores, reproductores.
Es decir, es un servicio que ofrece transferencia de imágenes de televisión a
domicilios abonados. Existen redes de televisión por cable desde los años 40.
La red contaba con un sistema de antenas, amplificadores y mezcladores de
señal, y la señal era enviada por cables a sus vecinos, haciendo así posible que
todos vieran televisión sin necesidad de antenas.
- 29 -
Actualmente está extendido por todo el mundo.
Gran cantidad de países están proyectando no transmitir más programas de
radio y televisión a través de redes emisoras terrestres y transmitir las emisiones
públicas únicamente por cable o vía satélite. Las frecuencias terrestres que
quedarán libres en esta zona estarían entonces a disposición de los demás
servicios radiofónicos, tales como la radio terrestre pública móvil, la radio
terrestre móvil privada, la radio marítima, los servicios radiados militares, la
radio de la aviación, los sistemas radiados de telecontrol, etc.
Sin embargo deberán quedar en activo las emisoras terrestres en un número
determinado para poder abastecer a los usuarios de receptores portátiles (por
ejemplo, auto radios) dentro de los ámbitos locales- regionales.
La televisión por cable es un sistema de servicios de televisión prestado a los
consumidores a través de señales de radiofrecuencia, fibras ópticas, cable
coaxial que se transmiten a los televisores fijos y que usualmente se distribuyen
a lo largo de la ciudad compartiendo el tendido con los cables de electricidad y
teléfono, en otros casos llega a través de antena al suscriptor.
Los programas de radio FM, la Internet de alta velocidad, la telefonía y otros
servicios similares no televisivos también pueden ser proporcionados por este
sistema, donde la central de cable recibe estos tipos de señal y los emite.
- 30 -
Un tipo de televisión pagada que sobresale es la televisión por cable de pago
(Pay TV), que es una televisión individual discrecional contra el pago de una
cuota especial. En la televisión de pago el usuario se conecta a un programa
emitido cíclicamente en cualquier momento deseado, o bien recibe (por
solicitarlo a través del canal de retorno y contra el pago de una cuota) un
programa especial, propio, introducido para él, o bien se abona durante un
tiempo determinado para recibir ciertos programas (televisión de abono).
La facturación del programa se realiza o bien de acuerdo con la duración del
uso o bien según los films recibidos por separado.
Normalmente en la televisión de pago se emiten films de entretenimiento y
raramente programas especiales formativos. En Estados Unidos y en Japón se
da una fuerte demanda de este medio, explicable por los motivos siguientes:
 En relación con la asistencia al cine de toda una familia, la televisión de
pago sale más a cuenta; los largometrajes exhibidos en ella son de
actualidad; se da la circunstancia de que los films no se interrumpen con
propaganda, en contra posición a la televisión pública.
 El costo de un film en la televisión de pago norteamericana está, en
promedio, a igual nivel que el de una entrada de cine, con lo que se logra
un ahorro considerable cuando en una casa se reúnen varios telespectadores
para disfrutar del largometraje de pago.
- 31 -
 Por lo demás el espectador dispone de la ventaja de poder probar durante
unos minutos la proyección del film en forma gratuita (para ver si le gusta)
antes de que se ponga en marcha el contador de tarifa.
Figura 1.- Esquema general de un sistema de CATV
Al igual que en otros países en el Ecuador la penetración de la CATV se ha
incrementado de forma notable teniendo así como proveedores más
destacados a:

Cable Unión (Cable, Análogo sin codificar)
 DirecTV (Satélite, Digital codificado)
 Telmex (Cable, Digital codificado) (También brindan servicio de
Internet y Telefonía IP)
 Grupo TVCable (Cable y Antena UHF, Digital codificado y Análogo
codificado) (También brindan servicio de Internet y Telefonía IP)
 Univisa (Microonda, Digital con acceso codificado Directo y
Análogo codificado)
 Geovision (Cable y Antena UHF)solo para la provincia de El Oro
- 32 -
Figura 2.- Logos de los principales proveedores de televisión por cable de
Ecuador
2.2.1. ARQUITECTURA DE LA TELEVISIÓN PAGADA
Aunque existen diversas topologías de red a continuación se describe, de
forma esquematizada, una topología que incluye los elementos principales de
una red CATV. Dichos componentes de la red descrita son:
2.2.1.1. Cabecera
La Cabecera es el centro de la red encargado de agrupar y tratar los
diversos contenidos que se van a transmitir por la red. En la Figura 3, se
puede ver como se aplica a una matriz de conmutación señales de vídeo
de procedencia muy diversa.
- 33 -
Figura 3.- Cabecera de una red CATV
Así tenemos receptores de programas vía satélite, otros de televisión
terrestre o señales de vídeo procedentes de un centro de producción local.
Por razones de simplificación solo se representan nueve señales de entrada
a la matriz, pero su número puede ser mucho mayor, tantas como canales
facilite el operador de la red.
Después de pasar por la matriz, las señales de vídeo son moduladas para
colocar a cada una de ellas en un canal distinto y poder agruparlas en el
combinador para formar la señal compuesta que se enviará al Terminal
Cabecera de Red situado en la misma localidad de la Cabecera. Otras
señales son inyectadas a codificadores analógico/digitales para ser
enviados mediante tramas de la red SDH o ATM a cabeceras remotas de
redifusión situadas en otras poblaciones distintas de la Cabecera principal.
Asimismo en la cabecera, se reagrupan todas las señales de datos
provenientes de los cablemódems. Situados en casa del receptor. Estas
- 34 -
señales son inyectadas a la CMTS, donde se gestionan los servicios de
datos, telefonía, Internet, VOD, entre otros. Principalmente se conoce
como head-end.
2.2.1.2. Terminal Cabecera de Red
El Terminal Cabecera de Red es el encargado de recibir la señal eléctrica
generada en la Cabecera y transformarla en señal óptica para su envío por
fibra a los diversos centros de distribución repartidos por la población.
Figura 4.- Terminal Cabecera de Red CATV
En la Figura 4 se pueden observar los elementos que componen este
terminal así como los encargados de la distribución y reparto, que se
describen a continuación.
- 35 -
2.2.1.3. Centro de Distribución
En el Centro de Distribución, la señal óptica se convierte nuevamente en
eléctrica y se divide para aplicarla a los distribuidores.
En cada distribuidor tenemos un amplificador para elevar el nivel de la
señal, atenuada por la división. A continuación la convertimos
nuevamente en óptica y mediante fibra se encamina hasta la proximidad
de los edificios a servir, es lo que se denomina fibra hasta la acera,
aunque esto no sea enteramente exacto. Estas fibras terminan en las
denominadas Terminaciones de Red Óptica.
2.2.1.4. Terminación de Red Óptica
La Terminación de Red Óptica es el último eslabón de la red. Son
colocadas generalmente en zonas comunes de los edificios, como garajes
o cuartos de contadores, sirven de terminal de las fibras hasta la acera
(Fiber Deep) que portan las señales ópticas que van a ser convertidas
nuevamente en eléctricas y aplicadas a un distribuidor para, mediante
cables coaxiales, llevar la señal de televisión a los domicilios de los
abonados al servicio.
- 36 -
2.2.2. COMPONENTES DE RED PARA CATV
El formato de la señal de TV para las redes de distribución de CATV es una
señal compuesta analógica (formato NTSC o PAL) con las siguientes
características:
 Ocupa el espectro desde 0 a 6 MHz.
 La portadora de luminancia se encuentra en 1,25 MHz, con modulación
de amplitud VSB (Vestigial SideBand).
 Las frecuencias de corte de luminancia VSB son 0,5 y 5,45 MHz.
 La portadora de crominancia se encuentra en 4,83 MHz y está
modulada en fase PM.
 La portadora de sonido lleva modulación FM y se encuentra en 5,75
MHz con extremos en 5,5 y 6 MHz.
 La portadora de sonido tiene entre –10 y –17 dB por debajo de la
crominancia.
 Con los distintos canales de TV se genera un espectro FDM para la
distribución mediante cable coaxial.
Los componentes que integran una red de CATV se detallan a continuación:
2.2.2.1. Headend
Es el origen o punto de partida de un sistema de televisión por cable
(CATV), es el centro desde el que se gobierna todo el sistema.
- 37 -
La cabecera también se encarga de monitorizar la red y supervisar el
funcionamiento. El monitorizado se esta convirtiendo en un requerimiento
básico de las redes de cable, a causa de la complejidad de las nuevas
arquitecturas y a la sofisticación de los nuevos servicios que transportan,
que exigen de la red una fiabilidad muy alta. Otras de las funciones que se
realizan en la cabecera se relacionan con la tarifación y control de los
servicios prestado a los abonados.
En el "headend" se procesan señales, ya sea generadas en forma local,
(internas), o receptadas de aire, satélite o microondas (externas).
2.2.2.2. Feeder
Sistema troncal de cable coaxial o fibra óptica para la distribución por
zonas. Típicamente se recurre a un anillo de fibra óptica y a distribuciones
radiales de cable coaxial.
2.2.2.3. Main Station
Son amplificadores de RF para incrementar la ganancia de cables.
También permite la conversión de nivel óptico a eléctrico. Son posibles
hasta 20 estadios de amplificación por razones de acumulación de ruido y
distorsión. La impedancia compleja del coaxial de 75 ohm produce
pérdida de retorno.
- 38 -
2.2.2.4. Tap
La función básica de un acoplador direccional (TAP) es operar sobre una
señal de entrada de forma que se disponga de dos señales de salida. Este
dispositivo es el enlace entre la red de distribución y el abonado, vía la
bajada del cable coaxial hasta el receptor de TV.
El acoplador direccional garantiza baja inserción en sentido pasante y alto
aislamiento entre derivaciones y salidas y viceversa. Así también los
divisores presentan importantes valores de aislamiento entre salidas del
abonado.
Los Taps se caracterizan por tener un valor en decibeles (dB) que
corresponde a la atenuación total entre la entrada y la salida del abonado
IN – TAP.
2.2.2.5. Cable Coaxial
Cuando se realiza una transmisión de señales que tiene involucradas altas
frecuencias, es necesario utilizar cables especiales, ya que los alambres de
cobre utilizados normalmente no son adecuados para la transmisión de
estas frecuencias puesto que tienden a comportarse como antenas y radiar
la mayor parte de la potencia, lo cual se traduce en perdidas para el
sistema.
- 39 -
Por esto en el caso de señales de alta frecuencia, como el caso de las
señales moduladas de TV, se utilizan cables especialmente diseñados par
evitar pérdidas o atenuación de la señal recibida.
Una cierta cantidad de la señal se perderá a medida que ella viaja por el
cable coaxial. Esta pérdida depende de dos factores: El tipo de cable
usado y la frecuencia de la señal que esta siendo transportada, las pérdidas
son mayores a frecuencias altas.
Como es de esperarse las características de atenuación varían de acuerdo a
parámetros ambientales como la temperatura, esto se compensa en los
amplificadores modernos por medio de los controles automáticos de
ganancia (AGC).
Figura 5.- Componentes principales de una red CATV
- 40 -
2.3. SISTEMAS DE ACCESO CONDICIONAL
Un sistema de Acceso Condicional es un sistema que permite controlar el
acceso a contenidos.
El caso más común de uso permite a los operadores de televisión por pago
controlar el acceso de los usuarios solo a los canales que tengan contratados.
También es usado dentro de esta industria entre los proveedores de contenido
(como canales de televisión) para controlar el acceso de las empresas de cable a
su señal.
Conditional Access (AC o CA) es un sistema utilizado para el cifrado y
descifrado de señales que permiten denegar el acceso a programas a los cuales
el usuario no tiene derecho de acceso por no haber pagado los cánones
correspondientes a la plataforma digital.
El AC debe cumplir los siguientes requisitos:
 Compatible con los estándares de codificación y modulación.
 Robusto al ruido y otras interferencias.
 La señal resultante se debe poder enviar por medio de transmisión.
 Permitir un enorme número de suscriptores.
 Ser suficientemente seguro para evitar a los piratas durante la vida del
sistema (usualmente al menos de 10 años).
 Ser lo más transparente posible para la información original.
- 41 -
El AC digital difiere del analógico en la manera de embrollar la señal, este
proceso consiste en mezclar video, audio y datos con el fin de convertir la
información en inteligible.
Otro proceso muy importante en estos sistemas y que se explicará más
adelante es el encriptado, este es un proceso de protección de las claves de
acceso para desembrollar la información.
La utilidad de estos sistemas radica en que permiten utilizar canales abiertos
para la transmisión de información, manteniendo el control sobre el uso. Así,
es posible enviar canales de televisión en un sistema de satélite los cuales
podrán ser vistos solamente por los usuarios que lo tengan contratado.
Hay algunos de estos sistemas que se basan en tarjetas con chips y otros en
códigos de software. Estos últimos requieren que haya retorno para asegurarse
de que no han sido hackeados y por lo tanto son más frecuentes en sistemas de
IPTV.
En el estándar DVB de televisión es posible la existencia de más de un Sistema
de Acceso Condicional en forma simultánea en una red. Esto se llama
Simulcrypt.
Dentro de los servicios que permiten estos sistemas está el Pago por visión
(Pay Per View) y el vídeo bajo demanda (VoD).
- 42 -
Un sistema de acceso condicional consta de un sistema de codificación del
contenido más un sistema de cifrado de claves y derechos para prevenir una
recepción no autorizada.
Los sistemas CAS pueden ser muy variados, los principales sistemas se basan
en algoritmos estándares que se describen en la norma “DVB Common
Scrambling Algorithm”.
Estos sistemas interactúan con la cabecera de TV digital y siempre que ambos
sistemas cumplan con la norma DVB antes citada, el multiplexor será quién
codifique los contenidos y envíe al sistema de acceso condicional la clave de
cifrado.
El proceso de cifrado es complejo, se genera una palabra de control (CW) que
sirve para codificar los contenidos digitales según el algoritmo utilizado y a la
vez la misma CW se envía al receptor para que éste pueda descifrar dichos
contenidos si se obtienen los derechos pertinentes. En todo caso el cifrado
podrá ser siempre a nivel de PES o bien a nivel de TS, pero no en ambos a la
vez.
- 43 -
MUX
Encrypter
SCRAMBLER
TX
RX
MODULADOR
DEMODULADOR
Encrypter
Suscriber
Authorization System
Control Word
generator
Smart Card
Supllies
DESCRAMBLER
DEMUX
Decrypter
Decrypter
Secret keys
Sistema de Acceso condicionado
Suscribe Management
System
Figura 6.- Estructura General de un Sistema de Acceso Condicional
2.3.1. ESTRATEGIAS DE ENCRIPTACIÓN
Hay tres modelos tecnológicos básicos para la televisión digital por satélite
desde el punto de vista del usuario, o lo que es lo mismo desde el IRD o
plataforma de acceso.
2.3.1.1. Multicrypt
Consiste en utilizar el estándar de interfaz común en el IRD de forma que
se puedan utilizar simultáneamente varias tarjetas inteligentes (smart
cards) donde residen las claves para el acceso condicional y el posterior
desenmascaramiento (descrambling) de la señal.
Estas tarjetas pueden tener distintos esquemas de acceso condicional. El
usuario puede acceder a todos los servicios condicionales a través de una
única plataforma, que por supuesto tiene varios fabricantes y por tanto
competencia en la industria, en la que solo tiene que conectar la
- 44 -
correspondiente tarjeta inteligente de acceso condicional, o varias de ellas
si el IRD lo permite físicamente.
El rango de sistemas de acceso condicional es ilimitado. No existen
sistemas de este tipo disponibles comercialmente a día de hoy. Este modelo
necesita, evidentemente, un proceso de homologación laborioso para
verificar su compatibilidad. Sin embargo, la regulación asociada, salvo la
de partida que obligase a este sistema, puede ser más sencilla al no requerir
consideraciones tecnológicas, sino solamente de mercado. También facilita
la entrada en el mercado de proveedores de contenidos procedentes, por
ejemplo, de otros países.
Figura 7.- Módulo Multicrypt
2.3.1.2. Simulcrypt "débil"
Al tratarse de una plataforma propietaria se establecen acuerdos entre los
diferentes sistemas de acceso condicional de forma que es posible utilizar
un cierto número limitado de tarjetas con accesos condicionales válidos en
esa plataforma.
- 45 -
Los sistemas de acceso condicional "invitados" pueden pagar un canon
por el uso de la plataforma propietaria básica. Hasta el momento se han
efectuado algunas pruebas para verificar la posibilidad de utilizar sistemas
Simulcrypt con diferentes accesos condicionales, parece que con
resultados exitosos. Este modelo requiere probablemente un organismo
independiente que verifique la supuesta compatibilidad y vele por el
mantenimiento de la libre competencia evitando prácticas abusivas.
Figura 8.- Demodulador Simulcrypt
2.3.1.3. Simulcrypt "fuerte"
En este caso, el acuerdo entre diferentes plataformas se establece a partir
de los contenidos, ya que todos los programas y servicios utilizarían el
mismo sistema de acceso condicional, esto es, un mismo tipo de tarjeta.
Este caso es el más problemático desde el punto de vista de la libre
competencia al incorporar una integración vertical de actividades de
difícil separación. Los principales problemas desde la tecnología se
refieren al acceso a los datos de los sistemas de gestión de abonado y
sistemas de autorización de abonado por parte de la plataforma de
posición dominante, y a la obligatoriedad de utilizar un solo tipo de
acceso condicional.
- 46 -
Como se ha mencionado estos son los modelos básicos, pero existen otros
derivados de ellos. En el caso de la TV digital podía ser interesante
favorecer la aparición de la interfaz común, aunque durante un tiempo
prudencial el acceso condicional sólo fuera posible a través de la tarjeta
del proveedor que ha hecho la inversión. Este modelo se suele denominar
de "interfaz común (Multcrypt) controlada".
2.3.2. TIPOS DE CODIFICACIÓN EN ANALÓGICO
2.3.2.1. Videocrypt
Este sistema se basa en “cut & rotate”, es decir, cortar y rotar la
componente de video. Esto es, la línea de video se digitaliza y se
transforma en una sucesión de números o estados digitales. Después se
divide dicha línea en 256 bloques, en las cuales existirá un corte y
rotación de estos bloques según el numero aleatorio expedido en ese
momento, o dicho de otra manera, si el numero al azar es el 64, esto
quiere decir que los bloques del 1 al 64 pasaran a la parte final de la línea,
desplazando al principio los bloques 65 al 256.
Este punto de corte, lógicamente es diferente en cada línea, por lo que al
final, la imagen es totalmente irreconocible.
- 47 -
El abonado dispone en su casa de un decodificador de videocrypt,
encargado de reconstruir la imagen, y de una tarjeta de abonado.
Esta tarjeta se comunica con el decodificador y permite que este último
reconstruya la imagen.
a.
b.
c.
Figura 9.- a) Video Encrypter, b) Videocrypt Signal, c) Videocrypt decoder
2.3.2.2. Eurocrypt
El procedimiento es semejante al videocrypt, pero en D2MAC. El usuario
necesita de un decodificador D2MAC con lector de tarjetas Eurocrypt.
Hay que señalar que si no se dispone del decodificador, en la televisión no
se mostrara ningún contenido.
Esto es debido a que la codificación D2MAC no es compatible
directamente con las televisiones actuales, al estar cambiando toda la
información, entre ella la de sincronismos.
- 48 -
Actualmente este sistema está casi totalmente hackeado. Las
tarjetas
contienen unas claves que luego utilizara el algoritmo DES para la
decodificación. Pues bien, estas claves se publican en Internet y cuando
cambian, en poco tiempo se consiguen calcular.
Figura 10.- Decodificador Eurocrypt
2.3.2.3. Negra Visión
Es el utilizado por Vía Digital, Canal + España, Francia, Polonia,
Premerie Alemán y Teleclub. Consiste en alterar el orden de las líneas que
conforman la imagen de televisión, es decir, la línea 32 pude ser
desplazada al lugar 256 y la línea 128 al lugar 12 y así sucesivamente. A
este método se le denomina “suffling”. El abonado dispone de un
decodificador en su casa y una tarjeta de abonado. El decodificador con la
información de la tarjeta e información de control que se envía junto con
las imágenes es capaz de reconstruir la imagen.
- 49 -
Figura 11.- Nagrascrambling, Modulo decodificador
2.3.2.4. Seca-Mediaguard.
Este sistema es utilizado por Canal Satélite Digital. El algoritmo SECA se
basa en un controlword (cw) de 8 bytes encriptados los cuales mediante
una clave de 16 bytes nos da un controlword de 8 bytes desencriptados.
Para esto se utilizan claves operacionales. Este algoritmo es conocido,
también se puede calcular la firma y llevar a cabo la Superencryptación,
pero esta información es complicada y para ello hay que saber de
procedimientos matemático criptográficos. La clave de 16 bytes se
compone de una clave primaria de 8 bytes ( primary key) y de una clave
secundaria de 8 bytes (secondary key).
La clave secundaria puede ser igual a la primaria. PK Y SK se identifican
mediante los índices de 0x00 al 0x0F, así tenemos una
posibilidad
potencial de 16 claves. Las claves de índices 0x0C a la 0x0E son las
claves operacionales.
La clave de índice de 0x0F parece ser que tiene una funcionalidad interna
especial. Las claves de índices 0x00 a la 0x0B son las claves de manejo.
- 50 -
Además distinguiremos entre las claves de SECA y las claves del
proveedor.
Mediante la división entre las SECA keys y las Proveedor keys podemos
conseguir una estructura de DERECHOS: cada proveedor solo puede
cambiar sus propias fechas, para cosas a mas alto nivel (como el añadir o
borrar proveedores) son necesarias las SECAKEYS.
SECA-MEDIAGUARD es un sistema de codificación tan conocido y tan
pirateado debido a la inmensa cantidad de proveedores europeos que han
utilizado este sistema de codificación a la hora de emitir sus canales.
Figura 12.- Tarjeta PCMCIA mediaguard
CAPÍTULO III
MÉTODOS DE ACTIVACIÓN
3.1.
TIPOS DE ACCESO
Existen diferentes tipos de acceso condicional, los cuales mencionamos a
continuación:
3.1.1. Sistemas basados en la Interfaz Común del DVB (DVB-CI):
En este tipo, el sistema de acceso condicional reside en un módulo Interfaz
Común (CAM) externo (tipo la tarjeta PCMCIA de los sistemas
informáticos), que se inserta en una ranura normalizada del DVB-CI en el
descodificador. A su vez, la Interfaz Común puede disponer de una tarjeta
- 52 -
chip externa para almacenar parte del sistema de acceso condicional o
tenerlo todo integrado en el módulo CAM.
3.1.2. Sistemas basados en una tarjeta inteligente:
En este tipo de sistemas la seguridad está repartida entre un S/W residente y
una tarjeta inteligente extraíble. La parte esencial del sistema de acceso
condicional reside, por razones de seguridad, en una tarjeta inteligente del
tipo ISO7816 . El descodificador traslada la información que proviene del
operador a la tarjeta, y sigue las órdenes que provienen de la misma. El
descodificador requiere de una ranura para interfaz ISO7816 en donde se
inserta la tarjeta y de la integración de un módulo software en el
descodificador para realizar las funciones antes indicadas. La parte de S/W
residente en el receptor es actualizable vía las propias emisiones del canal de
televisión.
3.1.3. Sistemas basados en un chip:
En los que el sistema de acceso condicional o parte de él está integrado en el
chip, el cual, a su vez, debe ser integrado en el hardware del descodificador.
No se requieren de elementos externos al descodificador. Todas las
actualizaciones y gestión del sistema se realizan vía las propias emisiones
del canal de televisión. Se debe tener en cuenta que los sistemas basados en
chips también pueden estar alojados en las tarjetas CAM’s.
- 53 -
3.1.4. Sistemas basados en tarjeta inteligente virtual:
En los que el STB tiene conectividad IP, disponiendo de un canal dedicado,
permanente y seguro (mediante protocolos IP adecuados), entre el terminal y
la red interactiva. Este canal permite realizar una función equivalente a la de
la tarjeta inteligente, pero donde las operaciones de obtención de derechos se
realizan en la red, en un servidor especial que provee el proveedor de la
solución CAS.
3.2.
TIPOS DE CONFIGURACIÓN
Existen diferentes alternativas para la configuración de sistemas de Acceso
Condicional desde un punto de vista del terminal. En todo caso se debe
entender que los equipos son muy sensibles a las diferentes modalidades por lo
que se debe minimizar las implicaciones en ellos:
3.2.1. Sistema Residente.
Sistema integrado y activado desde el inicio de la fabricación del terminal.
3.2.2. Sistema Descargado vía OTA.
Posteriormente a su salida al mercado y siempre que se hayan llegado a los
acuerdos pertinentes entre los proveedores de CAS y los fabricantes de
terminales se podrá realizar una descarga del CAK.
- 54 -
3.2.3. Sistema Durmiente.
En otros casos los fabricantes de terminales y proveedores de CAS llegan a
un acuerdo para que los equipos lleven implantado un determinado sistema
de acceso condicional, pero que no se active hasta que no reciba la
instrucción por el aire.
3.3.
ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE ACCESO CONDICIONAL
Es uno de los aspectos clave a la hora de decidir el desarrollo comercial de la
TV pagada. El sistema de acceso condicional incluye los siguientes elementos:

Algoritmo de Cifrado del programa o servicio específico; es propio de cada
proveedor concreto.

Algoritmo de Aleatorización de datos; este es un aspecto muy importante a
la hora de permitir que varios proveedores den servicio a un mismo
abonado.

Sistema de Gestión de Abonado (SMS), que controla los datos sobre los
abonados al servicio.

Sistema de Autorización de Abonado (SAS), que genera las palabras clave
para la descodificación de la información; es propio de cada proveedor.
El proceso que sigue el Acceso Condicional es el siguiente:
- 55 -
a. Un abonado se da de alta en cierto servicio de la plataforma, petición que se
envía por el canal de retorno al centro de atención del proveedor, que
utiliza su Sistema de Gestión de Abonado para darle de alta y tarificarle.
b. Se proporcionan los mensajes necesarios a la trama MPEG para permitir el
acceso de este abonado.
c. Estos datos de acceso son extraídos por el IRD y validados con la
información contenida en la tarjeta del abonado
Hay que tener en cuenta los siguientes aspectos clave para que se pueda llevar a
cabo el proceso descrito:

El Decodificador tiene un alto precio que supone un coste para el difusor.

Desde el punto de vista del usuario, será conveniente que no necesite
adquirir un decodificador para cada nuevo operador.
3.4.
ACCESO
CONDICIONADO
MEDIANTE
COMUNICACIÓN
GSM
El sistema GSM (Sistema global de comunicaciones móviles) es un sistema
de telefonía celular para la transmisión digital de voz y datos con una gran
calidad que se está extendiendo por todo el mundo. Para poder utilizarlo,
debe disponer de un teléfono celular compatible, abonarse al servicio GSM,
- 56 -
utilizar un cable GSM y emplear un software de comunicaciones compatible
con GSM.
El sistema GSM proporciona al módem características de línea terrestre y de
telefonía digital GSM; puede utilizar el módem para transferir datos por las
líneas telefónicas o para realizar la transmisión a través de un teléfono
celular. Puede enviar y recibir archivos, faxes y mensajes cortos (SMS), y
acceder a servicios en línea y a Internet. Puede efectuar estas transferencias
de datos desde cualquier lugar dentro el área de cobertura de su proveedor de
servicios de telefonía GSM.
Si el teléfono celular no tiene características GSM, póngase en contacto con
el operador de red GSM o con el distribuidor del teléfono para obtener
información sobre cómo obtener y configurar los servicios GSM.
A diferencia de lo que sucede en la red telefónica fija, en la que el terminal
de cada usuario está conectado a la red mediante un punto de acceso
unívoco, en una red radio-móvil, el abonado puede desplazarse por cualquier
punto de la misma. Por tanto, los datos relativos al abonado deben ser
memorizados en una base de datos que se pueda consultar y actualizar desde
cualquier punto de la red.
- 57 -
3.4.1. CARACTERISTICAS DE LA COMUNICACIÓN GSM
La característica de base de un sistema radio-móvil puede resumirse en
términos de enlaces entre los aparatos radio, los nodos radio-móviles, la base
de datos y la red PSTN/ISDN, con el fin de identificar los terminales
móviles, para estabilizar, controlar y terminar las conexiones y actualizar los
datos de gestión.
En todos los sistemas radio-móviles el factor que tiene mayor importancia en
el proyecto del sistema, es el espectro de frecuencia disponible (ancho de
banda), de hecho el número de frecuencias radio asignado a estos servicios
es limitado.
Para aprovechar al máximo el ancho de la banda disponible, con el fin de
servir a más usuarios a la vez en un mismo sector, el sistema se estructura
subdividiendo el área de servicio (Service area) en zonas delimitadas
llamadas celdas. Cada celda tiene una Estación Radio Base (BTS) que opera
en un set de canales radio, diferentes a los utilizados en las celdas
adyacentes, para evitar interferencias. Este tipo de subdivisión permite la
reutilización de las mismas frecuencias en celdas no adyacentes. La unión de
las celdas, que en su conjunto utilizan todo el espectro radio disponible, se
llama clúster.
Generalmente se utilizan formas regulares de celdas y por tanto de clústers
para cubrir un área de servicio. Teóricamente las celdas se pueden imaginar
- 58 -
con forma hexagonal, aunque en realidad su forma es irregular a causa de la
no homogénea propagación de la señal de radio, debido principalmente a la
presencia de obstáculos.
Reduciendo el diámetro de las celdas la capacidad del sistema aumenta,
aunque el uso de esta elección supone la disminución de la distancia de
reutilización de las frecuencias, es decir de la distancia entre dos celdas cocanal, que conlleva el aumento de la interferencia en estos. Parece evidente
que la capacidad del sistema, el número de canales disponibles, está ligada a
este tipo de interferencia y, por ello, el sistema GSM utiliza técnicas, que se
describirán a continuación, destinadas a minimizarlas.
El estándar GSM utiliza la tecnología de acceso a división de frecuencia
(FDMA) combinada con la de acceso a división de tiempo (TDMA): 8
canales vocales (Full rate) o bien 16 (Half rate "multiplexadas" en un único
canal radio, junto a las informaciones de control de error, necesarias para
disminuir la interferencia debida al ruido, y a las informaciones de
sincronización y señalización.
3.4.2. SERVICIO DE MENSAJES CORTOS (SMS)
El servicio de mensajes cortos o SMS (Short Message Service) es un servicio
disponible en los teléfonos móviles que permite el envío de mensajes de
texto entre teléfonos móviles, teléfonos fijos y otros dispositivos de mano.
- 59 -
Un mensaje SMS es una cadena alfanumérica de hasta 140 caracteres o de
160 caracteres de 7 bits, y cuyo encapsulado incluye una serie de parámetros.
Cuando un usuario envía un SMS, o lo recibe, se incluyen con su payload
(carga útil o cuerpo del mensaje) al menos los siguientes parámetros:

Fecha de envío (también llamada timestamp);

Validez del mensaje, desde una hora hasta una semana;

Número de teléfono del remitente y del destinatario;

Número del SMSC que ha originado el mensaje;
De este modo se asegura el correcto procesamiento del mensaje en el SMSC
y a lo largo de toda la cadena.
Debido a que los mensajes SMS son recibidos prácticamente de inmediato
por el destinatario y son un medio de comunicación muy personal, muchos
ya los están utilizando como el mejor medio para comunicarse con una
comunidad para invitar a eventos, dar avisos, enviar alarmas, coordinar
evacuaciones, confirmar transacciones bancarias, enviar confirmaciones de
compra y muchas cosas más.
Gracias al aumento de teléfonos móviles y del uso de mensajes de texto en
rangos de población muy variados, el SMS ha servido como instrumento
para poder participar en concursos y sorteos de diversa índole. La más
- 60 -
conocida es la participación en sorteos de TV, enviando un SMS a un
número determinado de teléfono, lo que te asigna una "papeleta" para poder
ganar un premio.
Otro de los usos lúdicos que más se está extendiendo es el uso de micro
pagos por SMS en Internet para poder tener acceso a contenidos u opciones
restringidas de determinadas webs. Como vertiente híbrida entre ambas
posibilidades, han surgido webs en las cuales puedes usar un SMS para
poder participar en este tipo de juegos de azar.
CAPÍTULO IV
DISEÑO DEL SISTEMA DE ACCESO CONDICIONAL
4.1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA
Toda empresa de CATV requiere de una señal de televisión digital satelital,
la misma que es adquirida previo un contrato de compra realizado con las
empresas distribuidoras del servicio.
Este proyecto al ser de carácter investigativo, se ha optado por simular esta
etapa con la adquisición de una antena, LNB y
receptor-decodificador
digital cuyas características se detallan a continuación:
Antena tipo plato o parabólica, de 60 cm de diámetro aproximadamente,
ésta antena parabólica se caracteriza por llevar un reflector parabólico.
- 62 -
La eficacia de la antena parabólica dependerá de:
•
La precisión de la curva de la superficie del reflector.
•
El coeficiente de reflexión de esta superficie.
•
Las reflexiones y absorciones parásitas debidas al cornete y a la
montura situados en la abertura de la parábola.
•
El desbordamiento debido a una iluminación incorrecta del reflector
por la fuente.
LNB, dado que las frecuencias de transmisión del enlace descendente del
satélite (downlink) son imposibles de distribuir por los cables coaxiales, se
hace necesario un dispositivo, situado en el foco de la antena parabólica,
que convierta la señal de microondas (Banda KU), en una señal de menor
frecuencia, para que sea posible su distribución a través del cableado
coaxial. A esta banda se le denomina Frecuencia Intermedia (FI).
La banda de FI elegida para el reparto está comprendida entre 950 MHz y
2.150 MHz.
Figura 13.- Sistema de recepción digital formado por la Antena + LNB
- 63 -
Receptor-Decodificador digital, para este caso, se elige uno de marca
AZAMÉRICA S808.
Este receptor de satélite digital es un producto práctico que permite ver una
gran variedad de programas impartidos a través de satélite.
Figura 14.- Receptor digital Azamérica S808
Con este equipo se simula el sistema de televisión por paga separándolo de
la siguiente manera:
a. La antena y el LNB son parte de la central que provee el servicio de
tv por cable, adicional a estos componentes están incluidos nuestro
codificador de señal y el circuito que actúa de central y establece los
permisos de acceso a la señal de televisión que estamos enviando.
b. La parte en donde actúa el dispositivo de acceso condicional, es en
el segmento de los usuarios finales, procediendo como un
dispositivo que contenga toda la información para poder acceder o
no a la televisión por paga que esta ofertando el proveedor.
- 64 -
A manera general se explica el proceso en el siguiente esquema:
Señal CATV
Medio de Transmisión
Señal CATV
Decodificador Digital
Codificador digital
Control Condicionado TX
Control Condicionado RX
Desfasador de Señal
Desfasador de Señal
Figura 15.- Esquema general del sistema de acceso condicional
4.1.1. NECESIDADES DEL MÉTODO DE SISTEMA DE ACCESO
CONDICIONAL
Este método está formado por un sistema con las siguientes
características:
 Una base de datos que incluya a todos los usuarios que se irán
registrando conforme se van instalando y activando los respectivos
sistemas de decodificación, cuyos identificadores son sus números
de cédulas y estarán asociados a un número de serie de receptor
único.
 El sistema condicional actúa mediante una tarjeta de circuito
impreso con los respectivos componentes que contienen los
distintos protocolos de activación y desactivación de señal de
CATV según las necesidades.
- 65 -
 El método que se usa es por comunicación remota de doble sentido
o Half Duplex.
4.1.2. REQUISITOS
DEL
DISPOSITIVO
DE
ACCESO
CONDICIONAL TRANSMISOR
El dispositivo de acceso condicional debe cumplir:
 Permitir el acceso a la señal de televisión pagada solo a los usuarios
que hayan sido primero registrados en la base de datos, y a aquellos
que hayan cancelado una suscripción.
 Controlar remotamente a los usuarios que intenten violar las
seguridades del receptor, bloqueando la señal de envío en el caso de
existir algún intento de acceso indebido utilizando el servicio de
mensajería corta (SMS).
 Activar la señal mediante un número celular registrado para el
personal técnico a cargo del área de instalación de los equipos
decodificadores a los usuarios finales usando el sistema de
comunicación GSM.
 Poseer una interfaz que permite la interactividad con un operador
central para poder registral manual y remotamente cualquier
requerimiento, al igual que un sistema de codificación que envíe la
señal de Tv de pago en un formato que sea de difícil acceso y
decodificación.
- 66 -
4.1.3. RESTRICCIONES DEL DISPOSITIVO DE ACCESO
CONDICIONAL RECEPTOR
 El sistema de decodificación interpretará, decidirá y ejecutará sobre
la emisión de señal hacia el suscriptor.
 El dispositivo de acceso condicional receptor debe estar
conformado por un sistema de comunicación y un sistema de
sensores de seguridad, para enviar información de cualquier intento
de acceso indebido al decodificador.
4.2. DISEÑO DEL SISTEMA HARDWARE
El hardware está conformado por los siguientes sistemas:
4.2.1. SISTEMA DE TRANSMISIÓN- CENTRAL
El sistema de transmisión –central recibe la señal entrante de satélite,
amplifica, convierte, procesa y transmite la señal a los suscriptores,
teniendo en cuenta los siguientes parámetros:
4.2.1.1. Bloque de envío de datos
Los datos para el control son trasladados por medio del
microcontrolador al dispositivo receptor utilizando los puertos de
comunicación serial asíncrono que posee.
- 67 -
Para éste propósito la comunicación se realiza por medio de comandos
propios de la serie de Microcontroladores.
4.2.1.2. Bloque de recepción de datos
La recepción de la información es por medio del servicio de mensajería
corta (SMS) por parte del operador técnico desde su móvil al equipo
central y viceversa.
4.2.1.3. Selección del microcontrolador
Dentro del mercado existe gran cantidad de Microcontroladores con
diferentes arquitecturas. Se pueden clasificar dependiendo del número
de bits destinados al direccionamiento de la memoria en: 8, 16, 32 bits.
Las características que debe cumplir el microcontrolador para este
proyecto son:
 Disponibilidad
de
puertos,
debido
a
la
comunicación
bidireccional con el módulo GSM, ya que existe la necesidad de
comunicación sin importar la sincronización entre los dos
actores.
 Velocidad de Procesamiento
 Capacidad de Memoria
 Disponibilidad de herramientas para su programación
- 68 -
 Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se
denomina FLASH; este tipo de memoria se puede borrar
electrónicamente (esto corresponde a la "F" en el modelo).
 Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las
instrucciones necesarias para facilitar su manejo.
El microcontrolador 16F877A será utilizado es este proyecto (Figura 16) debido a
su multifuncionalidad requerida (Tabla 1).
Figura 16.- Microcontrolador PIC 16F877A de la serie Microchip
- 69 -
Tabla 1.- Características técnicas del microcontrolador 16f877a
Frecuencia máxima
DX-20MHz
Memoria de programa flash palabra
de 14 bits
Posiciones RAM de datos
Posiciones EEPROM de datos
Puertos E/S
Número de pines
Interrupciones
Timers
Módulos CCP
Comunicaciones Serie
8KB
368
256
A,B,C,D,E
40
14
3
2
MSSP,
USART
Comunicaciones paralelo
PSP
Líneas de entrada de CAD de 10 8
bits
Juego de instrucciones
35
Instrucciones
Longitud de la instrucción
14 bits
Arquitectura
Harvard
4.2.1.4. Puerto serial de comunicaciones del microcontrolador
USART es el acrónimo de Universal Synchronous/Asynchronous
Receiver Transmitter, que traducido al español viene a ser Transmisor
y Receptor Sincrónico/Asincrónico Universal.
Se trata de un periférico para la transmisión de datos en formato serie,
utilizando técnicas de transmisión sincrónica o asincrónica, según se
configure el periférico.
- 70 -
La característica más destacable de este tipo de periféricos es que
utiliza solamente dos terminales para el envío y recepción de datos, en
cualquiera de los dos modos de trabajo.

En el caso de las comunicaciones sincrónicas uno de los
terminales se comporta como reloj (CLK) y el otro como datos
(DT). Este tipo de comunicaciones generalmente demanda el uso
de más E/S del dispositivo, por ejemplo un microcontrolador,
para gestionar el uso del canal de comunicaciones, la ventaja que
tiene radica en que no se requiere realizar una configuración
previa de los dispositivos conectados al medio de comunicación
debido a que la señal de sincronismo viaja por el medio de
comunicación.

Para las comunicaciones asincrónicas, se destina un terminal a la
transmisión (Tx) y otro a la recepción (Rx), en este caso el
sincronismo se hace dentro de cada equipo y la interfaz solo
define el uso de un bit de start y otro de stop, para indicar el
inicio y fin de transmisión de un byte, es por eso que todos los
equipos interconectados deben estar configurados para el mismo
bit-rate. Las ventajas más importantes de este modo de
comunicación radica en que no se requiere destinar más
entradas/salidas a completar algunas interfaces como la RS-232,
- 71 -
en su forma más reducida y en que se puede transmitir y recibir
al mismo tiempo con un solo periférico.
El controlador del UART es el componente clave del subsistema de
comunicaciones series de un microcontrolador. El UART toma bytes
de datos y transmite los bits individuales de forma secuencial. En el
destino, un segundo UART re ensambla los bits en bytes completos.
La transmisión serie de la información digital (bits) a través de un
cable único u otros medios es mucho más efectiva en cuanto a costo
que la transmisión en paralelo a través de múltiples cables. Se utiliza
un UART para convertir la información transmitida entre su forma
secuencial y paralela en cada terminal de enlace. Cada UART contiene
un registro de desplazamiento que es el método fundamental de
conversión entre las forma serie y paralelo.
El UART normalmente no genera directamente o recibe las señales
externas entre los diferentes módulos del equipo. Usualmente se usan
dispositivos de interfaz separados para convertir las señales de nivel
lógico del UART hacia y desde los niveles de señalización externos.
Las señales externas pueden ser de variada índole. Ejemplos de
estándares para señalización por voltaje son RS-232, RS-422 y RS485. Históricamente, se usó la presencia o ausencia de corriente en
- 72 -
circuitos telegráficos. Algunos esquemas de señalización no usan
cables eléctricos.
Ejemplo de esto son la fibra óptica, infrarrojo y Bluetooth
(inalámbrico). Algunos esquemas de señalización emplean una
modulación de señal portadora (con o sin cables). Ejemplos son la
modulación de señales de audio con módems de línea telefónica,
modulación en radio frecuencia (RF) en radios de datos y la DC-LIN
para la comunicación de línea eléctrica.
Figura 17.- Comunicación USART entre un puerto in-out
microcontrolador
serial y un
4.2.1.5. Bloque de codificación de señal CATV
Este bloque está formado por un Arreglo de Amplificadores
Operacionales especiales de alta velocidad que permitan invertir la
señal que se proveerá al usuario final, al ser de un nivel de voltaje alto,
- 73 -
primero se deberá establecer la forma de cómo relacionar ese voltaje
con un voltaje TTL.
4.2.1.6. Interfaz de usuario
El mismo que está compuesto por una pantalla o LCD de 20 x 4
caracteres para visualizar información de sucesos, alarmas o registros,
y por un teclado matricial alfanumérico ampliando la capacidad de no
solo registrar o controlar usuarios remotamente, sino también desde la
central.
4.2.1.7. Bloque de comunicación GSM
Para la elección del dispositivo, se considero:
 La interfaz de comunicación
 Los protocolos de comunicación
 El modo de manejo de los datos
 La disponibilidad en el mercado
Dentro del mercado, se pueden encontrar algunos módulos de
comunicación GSM, pero es importante considerar que solo ciertos
dispositivos cumplen con las necesidades específicas para cumplir con
el objetivo del proyecto.
Es por eso que se seleccionó una placa de un celular en desuso modelo
Nokia 3220b, el cual presenta las siguientes características:
- 74 -
4.2.1.8. Puerto serial de comunicaciones GSM
Posee un puerto de comunicaciones accesible para la aplicación,
mediante un conector propio (DKU-5) que permite conectarse vía USB
con un ordenador, además, el dispositivo permite la comunicación
bidireccional con el sistema microcontrolador.
4.2.1.8.1. Protocolo MBUS
MBUS utiliza un solo pin para la transmisión y recepción. La
transmisión es Halfduplex. Son utilizados dos pines DATA y GND.
La comunicación con el teléfono se da de 9600 bps, 8 bits de datos,
paridad impar, y un bit de parada.
4.2.1.8.2. Protocolo FBUS
Utiliza un pin de transmisión de datos, un pin de recepción y un pin
de tierra. Se parece a un puerto de transmisión serial estándar.
Trabaja a 11500 bps, 8 bits de datos, sin paridad y un bit de parada.
Tanto la transmisión MBUS y FBUS se da mediante un formato de
trama propietario del dispositivo GSM.
Para la comunicación entre el módulo y el sistema microcontrolador
se requiere de tres hilos: RX, TX, GND.
- 75 -
En el puerto de comunicación del módulo GSM éstos corresponden
a los pines 6, 7, y 8 respectivamente.
Para la conexión se hace uso del cable de datos correspondiente al
Nokia 3220b que es el DKU-5. El extremo donde está el conector
USB se eliminó para poder identificar los pines 6, 7 y 8.
La Figura 18 muestra el puerto de comunicaciones del módulo con
los respectivos pines que se utilizan.
Figura 18.- Puerto de comunicaciones de un módulo GSM de celular Nokia
3220b
A continuación, en la Figura 19 se ilustra el cable utilizado para la
conexión del módulo GSM con los respectivos pines de
comunicación del sistema microcontrolador.
Vale la pena mencionar que para la conexión de los terminales se
utiliza el cable de datos, esto quiere decir que el pin TX del módulo
GSM irá al pin Rx del microcontrolador, y el pin RX del módulo
GSM irá al pin Tx del microcontrolador.
- 76 -
Figura 19.- Pines de conexión Cable de datos DKU-5
En el cable, se identificó los conectores Tx, Rx, GND los cuales corresponden a
los siguientes colores Verde, Rojo y blanco respectivamente.
Figura 20.- Cable de datos para comunicación del microcontrolador con el
modulo GSM
4.2.1.9. Capacidad de envío y recepción de mensajes
Uno de los servicios que ofrecen los sistemas GSM es la posibilidad de
envío de mensajes SMS. Con la elección de éste dispositivo, se asegura
que tanto el terminal de envío como el de recepción mantengan una
comunicación permanente.
- 77 -
4.2.1.10. Protocolo de comunicaciones
El protocolo estandarizado propio del dispositivo permite la
comunicación terminal-microcontrolador y viceversa. Dispositivo en el
cual se configura los comandos de atención o AT.
4.2.1.11. Comandos AT
Los comandos AT o Comandos de Atención son instrucciones
codificadas que conforman un lenguaje de comunicación entre el
hombre y el módulo GSM.
Los comandos AT son cadenas de caracteres ASCII que comienzan con
AT con un retorno de confirmación (ASCII 13). Cada vez que el
módulo recibe un comando, éste lo procesa y emite su respuesta
dependiendo de su configuración.
La implementación de los comandos AT corre a cuenta del módulo
GSM que se utilice y no depende del canal de comunicación a través
del cual estos comandos son enviados, ya sea cable USB, serial,
bluetooth, infrarrojos, etc.
Entre las funciones más usadas a lo largo del desarrollo del presente
proyecto son:
 Configuración del módulo para una transmisión de datos serial
- 78 -
 Solicitar información sobre la configuración actual
del
dispositivo
 Establecer la velocidad de comunicación y el tipo de datos
En este proyecto, se utiliza el modo de comando off-line, ya que
cuando se emite un comando desde el sistema, se espera una respuesta
al comando enviado por parte del módulo, sin establecer una conexión
para tener una transferencia continúa de datos.
El objetivo de utilizar comandos AT, es el de extraer información del
modulo y a la vez cargar información para responder a un determinado
evento.
En éste caso, los comando de más interés son los que se relacionan con
la recepción y envío de mensajes SMS, mediante el cual, el modulo
junto con el sistema microprocesador podrán responder a un evento
solicitado.
4.2.1.12. Comandos de configuración
Este tipo de comandos permiten cambiar la configuración interna
del MODEM integrado del teléfono entre los que se tiene:
 AT, este es un comando de atención, cuya función es
monitorear
si
existe
una
buena conexión en el canal de
comunicación, si la conexión es buena el módulo responde OK,
- 79 -
en la Figura 21 se ilustra el código de programación que
permite
realizar
esta
acción
a
través
del
sistema
microprocesador.
Figura 21.- Ejecución del comando AT
 AT + CMGF = X, este comando permite elegir el modo
de interpretación de los datos por parte del módulo, si la
equivalencia de X es igual a “1”, los datos son interpretados
en modo texto, es decir la secuencia de caracteres que se envía
al teléfono son ASCII normales. Si la equivalencia de A es
igual a “0”, los datos son interpretados en modo PDU
(Protocol Data Unit), por lo tanto los datos enviados al
teléfono deben ser interpretados como caracteres HEX
(hexadecimales).
Para el desarrollo de éste sistema se ha tomado en cuenta la
primera opción, debido a que la comunicación entre el
sistema microprocesador y el sistema GSM será monitoreada,
- 80 -
por tanto la interpretación de datos será mucho más
sencilla.
Figura 22.- Ejecución del comando AT+CMGF=1
4.2.1.13. Comandos para envío de SMS
Una vez configurado el módulo en modo texto,
una de las
necesidades del sistema es el envío de SMS, mediante el cual
podrá responder a un evento solicitado.
Se analiza el menú de mensajes en el software de cualquier
teléfono celular, se observa que posee básicamente tres librerías
como son:
 Buzón de Mensajes Recibidos,
 Buzón de Mensajes enviados y
 Buzón de Mensajes o elementos no Enviados.
Cuando
un mensaje
llega
a
un
teléfono
celular, este
es
almacenado en la carpeta de mensajes recibidos; dentro de esta
- 81 -
carpeta el mensaje aparecerá como un mensaje no leído y una vez
que es abierto, el mensaje pasará a ser un mensaje leído, este caso
dentro de los comandos AT es interpretado como REC UNREAD y
REC READ respectivamente.
Ahora en el caso opuesto, si un usuario desea enviar un mensaje,
escribe la información dentro de un SMS y lo envía, esta
información puede tomar dos caminos, primero el mensaje no es
enviado por cuestiones de congestión de red, el teléfono guarda
el mensaje dentro de la librería Buzón de Mensajes no Enviados.
Pero si la red no presenta congestión el mensaje es enviado con
éxito, razón por la cual el teléfono guarda este mensaje en la
librería Buzón de Mensajes Enviados, estas dos situaciones dentro de
los comandos AT son vistas como STO UNSET y STO SET
respectivamente.
Al hablar de este tema, se trata de indicar que si el sistema desea
enviar o recibir un mensaje, debe saber a qué librería debe apuntar en
el teléfono para alcanzar su objetivo.
Pero como se utiliza un teléfono GSM, hay que tomar en cuenta que
posee dos memorias que tienen las misma librerías, por lo tanto el
sistema también tiene que identificar cual es la memoria en la que se
- 82 -
está trabajando. Para enviar un SMS, el teléfono requiere de dos
comandos que son: el AT + CMGW y AT+CMSS.
El Comando AT+CMGW = “# Telefónico”, permite cargar en el
teléfono la información del SMS, al número que se especifica
dentro de los parámetros del comando (# Telefónico).
Cuando el comando es enviado con el número telefónico, el
teléfono responde con un signo mayor que “>”, de esta manera
indica que se debe ingresar la información del mensaje, una vez
que la información h a sido ingresada se adhiere el carácter ctrl. +Z,
de esta manera indica el final del mensaje al teléfono, por tanto
si la ejecución del comando ha sido correcta el teléfono responde
OK.
El Comando AT+CMPS = “LOCALIDAD MEM”, permite enviar el
SMS cargado en el teléfono, al igual que haría la tecla “SEND”. El
dominio “Localidad de MEM”, indica la posición del mensaje dentro
de la memoria ( ya sea en la memoria interna del teléfono ,o en la
SIM) al recibir este comando el teléfono responde OK cuando se ha
ejecutado en forma correcta, como se muestra en la Figura 23.
- 83 -
Figura 23.- Comando AT+CMGW, para cargar un SMS en el módulo
Figura 24.- Comando AT+CMSS=1, que envía un SMS
4.2.1.14. Comandos para recepción de SMS
Cuando se carga un mensaje en el teléfono, éste se guarda dentro de la
librería Buzón de Mensajes no Enviados en la memoria SIM, para
el caso de recepción de mensajes, necesariamente el sistema debe
apuntar a la memoria del teléfono donde el mensaje recibido es
guardado. La Figura 25, muestra la ex tracción del SMS desde la
memoria SIM, en el cual se encuentra por defecto. Nótese que no se
- 84 -
realizó ninguna instrucción previa para cambiar de memoria, antes de
la extracción del SMS.
Figura 25.- Extracción de SMS mediante AT+CMGL=”ST UNSET”
Con esto surge la necesidad de tener un comando que permite pasar d
e la memoria SIM hacia la memoria interna del teléfono y viceversa.
Posteriormente, el sistema debe extraer el SMS. Para ello se
tiene las siguientes instrucciones:
El comando AT+CPMS = “Memoria”,
permite cambiar de
memoria internamente dentro del teléfono, en el área “Memoria”
se debe especificar a que memoria se debe apuntar, identificando
a la SIM como “SM” y a la memoria interna del teléfono como
“ME”. La Figura 26, muestra la ejecución de dicho comando.
- 85 -
Figura 26.- Cambio de posición de memoria mediante AT+CMPS
Una vez que el sistema se encuentre en la memoria, necesita un
comando que le permita elegir entre las librerías en donde se
encuentra el mensaje. Para esto se tiene la siguiente instrucción:
El comando AT+CMGL = “LIBRERIA”, permite desplegar los
mensajes contenidos en una librería. Para apuntar una librería, en
el dominio “LIBRERÍA” el sistema debe ingresar las siglas
asignadas por los comandos AT para cada librería.
Figura 27.- Comando AT+CMGL= “ALL”
- 86 -
Por ejemplo, para ver el contenido de todos los mensajes existentes en
el teléfono; se utiliza la instrucción “ALL” (Figura 27).
Figura 28.- Utilización de comandos para leer mensajes no leídos
Para obtener el listado de los mensajes recibidos en el dominio. Hay
que ingresar “REC UNREAD”, para el listado de mensajes leídos
“REC READ”, para el listado de mensajes no enviados “STO
UNSENT” y para los mensajes enviados “STO SENT”.
Para apuntar la memoria interna del teléfono se debe utilizar los
dos comandos (Figura 28) y como paso siguiente se lee un
mensaje recibido que se encuentra en la librería de los mensajes no
leídos (“REC UNREAD”).
Para borrar un SMS del teléfono, el sistema primero debe apuntar a la
localidad de
memoria en la que se encuentra el mensaje,
posteriormente indicar la librería en la cual está el mensaje y por
último con el comando AT + CMGD eliminar el mensaje.
- 87 -
El comando AT+CMGD = “LOCALIDAD MEM”, permite eliminar
un mensaje de una determinada localidad de memoria en el
teléfono. El dominio LOCALIDAD MEM” indica la posición que
un mensaje ocupa en la memoria del teléfono. En la Figura 41,
se indica el proceso para borrar un mensaje leído de la memoria
interna del teléfono. Con los comandos AT + CPMS = “ME”, AT +
CMGL = “REC READ” y AT + CMGL = 1, Se indica al
teléfono que el primer mensaje de la librería Buzón de Mensajes
Recibidos, debe ser borrado.
Este resultado se muestra mediante la solicitud del comando AT +
CMGL = “REC R EAD”. Al desplegarse los mensajes leídos se
observa que el primer mensaje ha sido eliminado.
Figura 29.- Lectura de mensaje leído y comando CMGD=1 para borrar el
mensaje
- 88 -
La información devuelta por los comandos de envío y recepción
de SMS, muestran datos importantes como: número de teléfono de
donde se emitió el mensaje, hora, fecha, localidad de memoria que
ocupa el mensaje.
4.2.1.15. Códigos de Resultado y Error
En pruebas iniciales, cuando se enviaba un comando desde el
computador hacia el MODEM integrado del módulo GSM, la
respuesta es terminada por un código de resultado Result Code.
Este es el mensaje que envía el MODEM interno del módulo
GSM hacia el computador. Estos códigos de resultado deben ser
usados para confirmar una correcta operación o identificar un
problema con algún comando.
Figura 30.- Ejemplo de un código de resultado Error
- 89 -
Tabla 2.- Tabla de errores más comunes de respuesta del módulo GSM
Valor
devuelto
Descripción
0
Falla de terminal (Módulo GSM)
1
No existe conexión con el terminal
3
Operación no permitida
4
Operación no soportada
16
Password incorrecto
25
Texto inválido en caracteres de SMS
100
Desconocido
4.2.1.16. Bloque de códigos que interpretará la estación central
Los códigos aquí listados deberán ser escritos en modo texto y
enviados por el operador de instalación mediante SMS a la central, con
el objetivo de que el sistema pueda decodificarlos, para ejecutar
la acción correspondiente.
Cabe mencionar que
los comandos deberán
ser escritos
por el
operador tal como se muestra en el listado, esto quiere decir si el
comando
contiene
letras
minúsculas
se
escribirá
con
letras
- 90 -
minúsculas y si están escritas con letras mayúsculas se deberá
escribir con letras mayúsculas. Esto ayudará a que los comandos sean
difíciles de ser descubiertos.
También es recomendado que un comando tenga una mezcla de
caracteres, esto quiere decir mayúsculas, minúsculas, o caracteres
numéricos, etc.
En la Tabla 3 se muestra una lista de comandos que se ha
seleccionado provisionalmente para las diferentes actividades que el
sistema realiza en este trabajo.
Tabla 3.- Tabla de Códigos de operador
Comando
Acción
#Serial
de Activar control de
decodificador
instalado
ej. acceso condicionado
123456789
PAGADO
Activar control de
acceso condicionado
DESACTIVAR
Desactivar control de
acceso condicionado
ACTIVAR
Activar control de
acceso condicionado
Descripción
La suma de estos dos
comandos, harán que
central almacene en
su base de datos un
nuevo usuario con un
numero de serie para
activar el respectivo
control de acceso
condicionado
- 91 -
4.2.1.17. Diagramas de flujo Transmisor
A manera general, el funcionamiento o el proceso que realizá la central
o estación transmisor es (Figura 31):
a. Detectar la señal de entrada
b. Asignar las variables de entrada dependiendo los niveles de
voltaje que se encuentren en ese instante
c. Realizar el control de variables, si el nivel de voltaje corresponde
a la señal de un decodificador activado, entonces el codificador
del transmisor se activa y envía la señal de televisión de pago al
respectivo suscriptor que lo está solicitando.
d. Si la señal o el nivel de voltaje de entrada no corresponde a una
petición de señal de la televisión, esta señal es considerada de
alarma generada en el decodificador del suscriptor, por tal
motivo el decodificador de la central se desactivará y la señal de
televisión por pago se cortará.
- 92 -
Figura 31.- Diagrama de flujo para el acceso condicional transmisor
El proceso de registro y activación remota que realiza el personal
técnico en la instalación del equipo receptor al suscriptor es el
siguiente (Figura 32):
a. La central está constantemente en la búsqueda de nuevos
mensajes de texto (SMS)
b. Una vez recibido el mensaje de texto SMS, la central realiza el
proceso de decodificación del SMS comprobando que provengan
de uno de los números registrados a nombre del personal técnico.
- 93 -
c. Si el número de celular esta registrado, procede a decodificar el
SMS nuevamente para buscar los códigos de activación
enviados, en éste caso el SMS deberá contener el número de
serie del decodificador que está instalando y el código de
aceptación de PAGADO .
d. Si coinciden los dos códigos (serie y de aceptación), la central
procede a registrarlos en su base de datos con los respectivos
datos que se adjunten.
e. Una vez registrado el nuevo cliente, la central emite la señal que
activa al equipo receptor y la señal de televisión pagada será
enviada al usuario que ha sido activado en esos momentos.
f. Si el mensaje de activación en la central no corresponde a un
número registrado, la central regresará al estado de espera.
g. Si los códigos de activación no son validos para activar la señal
de televisión pagada para el usuario, solamente se activara el
decodificador pero la señal de televisión no se transmitirá.
- 94 -
INICIO
NO
SMS IN = 1
SI
A= ID CELULAR
NO
CELULAR ID
BASE DE DATOS = 1
B= CODIGO
C=ESTADO
NO
CODIGO
ESTADO
BASE DE DATOS=1
SI
BASE DE DATOS=
SERIAL RX
CODIFICADOR=1
SEÑAL CATV=0
CODIFICADOR = 1
SEÑAL CATV=1
FIN
Figura 32.- Diagrama de flujo para el control de acceso
En resumen (Figura 33), los bloques que componen la estación de
acceso condicional transmisora o central se encuentran todos
conectados al sistema microcontrolador o microprocesador, el cual
para el presente estudio es un PIC 16F877A el cual cumple con las
características necesarias para alcanzar el objetivo planteado al inicio
del presente proyecto.
- 95 -
Dispositivo GSM
Comparador de
voltajes
Codificador digital
Microprocesador
Comunicación
Interfaz visual
Relés de estado
Figura 33.- Diagrama general de bloques para el acceso ubicado en la central
4.2.2. SISTEMA DE RECEPCIÓN
Como su nombre lo indica este sistema se encarga de recibir la señal
realizando la decodificación y codificación de esta dependido de su
estado. Para este proceso tomamos en cuenta los siguientes parámetros::
4.2.2.1. Bloque de envío de datos
Una vez escogido el microcontrolador 16f877a el cual cumple con
todos los requerimientos del sistema, los datos obtenidos son
trasladados por medio de éste a la estación central utilizando sus
puertos de comunicación serial.
- 96 -
4.2.2.2. Bloque de recepción de datos
La recepción de datos y de instrucciones se lo realiza mediante el
microcontrolador y el puerto de comunicaciones serial.
4.2.2.3. Bloque de decodificación digital
Este bloque lo conforma un arreglo de amplificadores operacionales, en
cuyo diseño se encuentra establecida la forma de interpretación de los
distintos voltajes que se intercambie entre el receptor y la central.
A manera general se detalla a continuación los niveles de voltajes que
se establecerán para la decodificación de la señal
Tabla 4.- Niveles de voltaje para decodificación
Nivel de
voltaje
Envío/Recepción
Detalle
3.75
Recepción
Señal CATV codificada e
invertida
19.35
Recepción
Señal CATV activada
5
Envío
Estado Receptor
Desactivado
(Voltios)
- 97 -
4.2.2.4. Bloque de control de señal CATV
Este bloque está compuesto por relés los cuales decidirán la activación
del paso de la señal CATV por el medio de transmisión, en este caso,
cable UTP 5-e, por el cual viajaran los distintos niveles de voltaje para
la comunicación del receptor con la central.
4.2.2.5. Bloque de control de estado
El control de estado se lo realiza por
medio de la memoria del
microcontrolador, específicamente memoria EEPROM, debido a que se
debe cumplir las siguientes condiciones:
a. Una vez instalado y activado el equipo receptor en las
instalaciones del usuario final, este decodificador guarda
internamente en su memoria el estado actual (ACTIVADO).
b. Al apagar el equipo receptor pierde su alimentación, motivo por
el cual utilizamos la memoria del microcontrolador, caso
contrario se perdería el estado actual del equipo receptor.
c. El suscriptor al encender el equipo receptor, el microcontrolador
primero revisa su estado actual guardado, es decir si ya esta
ACTIVADO, simplemente comunica a la estación central de su
situación y la central activará automáticamente en su control de
acceso condicionado el paso de la señal de CATV.
- 98 -
d. Este proceso se repite cada vez que el usuario apague y encienda
su equipo receptor.
4.2.2.6. Bloque de sensores de Aviso
Dos sensores opto electrónicos se encuentran unidos a la carcasa del
receptor, los cuales nos permitirán mantener un monitoreo en tiempo
real del mismo para evitar que el usuario final intente abrir la tapa del
decodificador y manipular alguno de sus circuitos.
En forma general, el circuito acoplado funciona con la misma
alimentación del decodificador, pero al presentarse la posibilidad de
desconectar el equipo receptor, cortando así su fuente de alimentación
y abriendo su carcasa, se optó por aumentar una alimentación adicional
de 3.3V usando una pila de denominación CR2032, con ello nos
aseguramos de un control continuo.
Si se pretende violentar el equipo receptor, este genera una alarma de
acceso indebido y envía un código de error notificando a la estación
central, con lo cual automáticamente el estado del receptor cambia su
estado ha DESACTIVADO.
- 99 -
4.2.2.7. Diagramas de flujo
El proceso que realiza el decodificador en estado ACTIVADO cada
vez que se lo enciende o apaga consiste en:
a. Una vez que el receptor se encuentre activado, si el usuario
apaga el decodificador, la memoria EEPROM deberá tener
registrado el estado del decodificador (ACTIVADO).
b. Si el usuario enciende nuevamente el receptor, el sistema
consultara el estado del decodificador en la memoria EEPROM,
si el estado es activado se enviará una señal a la central
notificando que el usuario esta accediendo a la señal de
televisión.
c. Si el estado es activado, el decodificador del receptor se activará
al igual que la señal de audio y video con lo cual se obtendrá la
señal de CATV.
d. Si el estado del decodificador es DESACTIVADO, no se
activara la señal de audio y video por lo cual la señal de CATV
no se podrá visualizar.
- 100 -
Figura 34.- Diagrama de flujo para comprobar el estado del receptor
Cuando existe un acceso indebido al receptor se ejecuta el siguiente
algoritmo:
a. El receptor está verificando en forma continua la seguridad del
equipo.
b. En caso de existir un acceso indebido, como por ejemplo, la
separación de la carcasa activo o no el equipo, se produce una
señal de alarma que será transmitido a la central.
c. Si el estado de alerta continúa activa, el equipo se desactiva
bloqueando la señal de audio y video.
- 101 -
d. El operador es notificado de la acción indebida mediante un
SMS, y se registra en la central una multa y un aviso que se hará
llegar al cliente.
Figura 35.- Diagrama de flujo para un acceso indebido al receptor
En resumen, el diagrama de bloques general que componen el sistema
de recepción de acceso condicionado (Figura 36) será instalado junto
con el receptor digital Azamérica que se mencionó en los
requerimientos del sistema, como se observa todos los bloques se
comunican con el microcontrolador principal 16f877a el mismo que
cumple con el objetivo planteado para el presente proyecto.
- 102 -
Comparador de
voltajes
Decodificador
digital
Microprocesador
Comunicación
Relés de estado
Sensores de
Estado
Figura 36.- Diagrama de bloques general Acceso Condicional Receptor
4.3. CONSTRUCCIÓN
Tomando en cuenta las características y requerimientos que se mencionan en
el diseño, se expone a continuación el proceso de construcción del sistema el
cual se ha divido por bloques, cada uno de ellos compone una parte
específica del sistema y tiene un funcionamiento especial.
4.3.1. Acceso condicional Transmisor
El acceso condicional transmisor está formado por tres bloques, detallados
a continuación:
- 103 -
4.3.1.1. Bloque de codificación de señal CATV
Como se observa en la Figura 37, el sistema de codificación de la señal
CATV que se va a proveer al usuario, lo compone un amplificador de
alta velocidad que tiene entradas JFET, en la entrada no inversora del
mismo se tiene un divisor de voltaje que con una alimentación de 5V
se obtiene 2.5 V, en su entrada inversora en cambio, se tiene un arreglo
de divisores de voltaje que permiten detectar el voltaje de entrada que
necesita el LNB para funcionar, aproximadamente 19.35V, después del
proceso de subdivisión se obtiene un volteje de aproximadamente 3 a
V, o 0V en la ausencia del mismo.
Figura 37.- Configuración del sistema de codificación digital
Cabe recalcar que, la equivalencia de 19.35V significa que existe la
presencia de señal proveniente de la antena receptora satelital, con ello
- 104 -
el amplificador de entrada simplemente detecta el cambio de ausencia
o presencia de señal y deja pasar a su salida el voltaje correspondiente
del resultado de la operación que está realizando.
Una vez que obtenemos el voltaje de salida en su pin 1, este voltaje
entra a un sistema de compuertas digitales CMOS inversoras, y con
ello, activamos o desactivamos el relé que permitirá el paso de la señal
de televisión o de la señal codificada al usuario final.
4.3.1.2. Bloque de Interfaz de usuario
El sistema forma una interfaz visual para que el usuario o el operador
de la central puedan interactuar con el sistema y tenga acceso a los
diferentes bloques del mismo.
Figura 38.- Interfaz de usuario mediante teclado alfanumérico y LCD
- 105 -
La interfaz de usuario estará formado por un teclado matricial
alfanumérico, pero con una codificación para que tenga el mismo
funcionamiento que un teclado de celular, así se amplía la posibilidad
de ingresar datos que contenga todas las letras del abecedario.
La limitante en la programación del teclado para que funcione como
uno de celular, es la utilización de memoria del microcontrolador, el
cual resultó suficiente para cumplir con el objetivo planteado de
registro de usuarios y control de los receptores desde la central.
No obstante, queda la posibilidad de crear una interfaz de
comunicación más completa, por ejemplo, usando comunicación USB
con un computador para poder controlar todo mediante PC.
4.3.1.3. Bloque de comunicación GSM
En la Figura 39, se muestra el microcontrolador con todos sus pines de
entrada/salida que se utiliza para la comunicación, para ello, primero se
configura la velocidad con que procesará los datos, es así que se eligió
un oscilador de cristal de 20 MHZ debido a la comunicación que va a
tener
con
el
módulo
GSM,
transmisión/recepción de datos.
así
asegurar
la
correcta
- 106 -
Figura 39.- Bloque de comunicaciones con el módulo GSM
De igual forma los pines de comunicación serial propios del
microcontrolador son los pines 25 para transmitir y 26 para recibir,
para objetos de prueba se conecto el modulo GSM vía USB a un puerto
del computador para programar todos los comandos con los que
funciona.
4.3.2. Acceso Condicional Receptor
El acceso condicional receptor esta conformado por tres bloques:
4.3.2.1. Bloque de decodificación digital y control CATV
La Figura 40, detalla la forma como está estructurado el sistema de
decodificación digital usando amplificadores operacionales de igual
forma que en el transmisor, pero en este caso, el sistema funcionara de
la siguiente manera, la señal que recibe estará invertida, desfasada y
con su respectivo nivel de voltaje según sea el caso, como se la línea de
- 107 -
conexión suelta en la base de Q1, corresponde a la línea que estará
controlada por el microcontrolador para activar o desactivar el sistema
de decodificación.
Figura 40.- Sistema de decodificación de señal CATV
4.3.2.2. Bloque de sensores de Aviso
En la Figura 41 se muestra el sistema digital que acciona el sistema de
alarma si es que existe el acceso indebido al decodificador instalado, el
sistema está formado por una alimentación extra que evite el apagado
del receptor y poder mantener un monitoreo en tiempo real. Este
sistema funciona aunque se suprima la alimentación principal del
- 108 -
equipo debido a que tiene una alimentación secundaria que le permite
funcionar independientemente.
Figura 41.- Sistema digital para controlar el acceso indebido al receptor
instalado
4.3.2.3. Bloque de control
De igual manera que en el transmisor de acceso condicional, el
circuito que controla todos los eventos estará comandado por el
microcontrolador 16f877a (Figura 42), para mayor detalle se puede
observar el Anexo1 que contiene el esquema completo de conexión.
Figura 42.- Bloque de control del receptor de Acceso condicionado
- 109 -
4.4. PROGRAMACIÓN
Como se ha mencionado el transmisor y el receptor del sistema de acceso
condicionado, cuenta con un microcontrolador que constituye la parte
principal del sistema.
No obstante, la base de control, lo enmarca la programación que se realiza
para que actúe de acuerdo a los requisitos establecidos en el diseño.
Las líneas de programación para los microcontroladores se realizó con el
Software Microcode Estudio Plus, que funciona basado en el lenguaje C aun
cuando se puede hacer con otro lenguaje de programación para
Microcontroladores.
El bloque de código anterior que se encuentra en el microcontrolador es el
que establece una llamada usando el módulo GSM en el cual se hace uso del
comando de atención ATD que se encarga de realizar la marcación del
número de celular, cabe recalcar que se puede programar cualquier numero
que pertenezca a telefonía fija o móvil.
- 110 -
Figura 43.- Bloque de código para hacer una llamada usando el módulo GSM
La parte de la codificación que permite dar la orden de envío de un mensaje
se muestra en la Figura 44, la línea de programación 137 contiene el texto
“Prueba de envío de mensajes”, para cumplir con el objetivo se usa el
comando de atención CMGS, seguido del número destinatario del mensaje,
al igual que los mensajes convencionales, el límite de caracteres es de 160.
Figura 44.- Bloque de código para enviar un SMS usando el módulo GSM
El proceso que realiza el microcontrolador para leer un mensaje de entrada se
muestra en la Figura 45, contiene los códigos de activación del sistema
- 111 -
condicional que pertenecen al número de serie del receptor que se está
instalando, para ello, utiliza el comando CMGR seguido del numero que
corresponde a la posición que ocupa el mensaje en ese momento, los
mensajes de entrada se colocan en la posición 1 de la tarjeta SIM del módulo.
Figura 45.- Bloque de código para leer un SMS usando el módulo GSM
En la Figura 46 se muestra el código que controla el acceso indebido al
sistema receptor que tiene la capacidad de visualizar en la interfaz de usuario
el número de serie del receptor que causó el evento y desactivar la señal de
CATV inmediatamente.
- 112 -
Figura 46.- Bloque de código para verificar la señal de alerta recibida por el
receptor
Para la detección del estado inicial del receptor (Figura 47), se usa su
memoria EEPROM donde se guarda los datos del estado del receptor ,
proceso que se repetirá cada vez que enciendan los equipos.
Figura 47.- Bloque de código para detectar el estado inicial del receptor
La lógica que el microcontrolador debe seguir para actuar frente a un intento
de acceso al dispositivo (Figura 48), la línea 62 recibe el comando “D” el
cual indica el aviso por parte de la central para que el receptor se desactive.
- 113 -
S1 y S2 corresponde a las variables que representan los sensores que actúan
cuando la cubierta del dispositivo se abre.
Figura 48.- Bloque de código para enviar la alarma de acceso indebido al
transmisor
El comando para que active la señal de entrada CATV (Figura 49) desde la
central hacia el dispositivo receptor es “A” la misma que se recibe por un
puerto de comunicación serial del sistema microcontrolador y se almacena en
la variable activación, la línea de programación 78, muestra el comando
WRITE, que significa guardar, es decir guarda 1 en la posición de memoria 0
que corresponde a la memoria EEPROM , de esa manera se actualiza el
estado del dispositivo para que cada vez que sea encendido se active en
forma automática.
Figura 49.- Bloque de código para activar el decodificador y la señal CATV que
llega del transmisor
CAPÍTULO V
PRUEBAS Y RESULTADOS
Una vez establecido los parámetros principales del sistema de acceso
condicionado y previo a la implementación física del mismo se realizo diferentes
simulaciones del esquema propuesto. Para estas simulaciones se utilizo el
simulador PROTEUS.
Como se observa en la Figura 50, el esquema en PROTEUS presenta la conexión
de la Central GSM y el Receptor digital, el conector PIN DB9 simula la conexión
serial que se establece con el módulo GSM en este caso, que actúa como emisor
de alarmas, mensajes de alertas y receptor de códigos de activación y registro de
usuarios.
El intercambio de datos se realiza mediante la comunicación serial con el
microcontrolador a una velocidad de 9600 bps y a una frecuencia de oscilador de
- 115 -
cristal de 20 MHz, se usa comandos AT para la programación en el
microcontrolador.
Se eligió la comunicación asíncrona ya que no requiere establecer una sincronía
entre el reloj del microcontrolador y el módulo GSM.
En la simulación, la Central GSM emite el mensaje de “GSM ESPERANDO”, con
ello indica que está lista para recibir los códigos de activación por parte del
operador.
Para indicar que la central y el decodificador están en espera de la su activación,
se implementa un indicador mediante leds de color rojo (Figura 51).
Mientras se realiza la instalación del decodificador al usuario final, el operador
debe copiar el número de serie asignado a cada decodificador, creando un mensaje
de texto con el número de serie y enviando a la central GSM para que decodifique
el mensaje, controle su procedencia, y genere la señal para activar el decodificador
correspondiente, terminada la activación vía SMS se confirma mediante un
cambio de estado tanto en la central como en el decodificador.
La central emitirá un mensaje de “CODIGO RECIBIDO USER ID: 1234567890”
(Figura 52).
Adicional al sistema de activación remoto GSM se implementa un sistema manual
de Activación, Registro y Bloqueo de Decodificadores (Figura 53), es decir si el
operador por algún motivo (Fuera de Rango de Señal GSM, Caída del Sistema,
- 116 -
Saldo insuficiente para envío de mensajes) no envió el SMS para activar el
decodificador que se encontraba instalando se lo podrá realizar mediante un Menú
en la central.
Además de Activar se podrá Desactivar/Bloquear y registrar el número de serie
que le corresponda a dicho equipo.
Como una forma de evitar que el decodificador instalado sufra algún intento de
acceso indebido se implementa un sistema de alimentación secundario que
controla los sensores del decodificador independientemente del estado del
decodificador (Activo o Inactivo), lo que permite dar aviso a la central si existe un
intento de violación de las seguridades del equipo bloqueando automáticamente al
mismo.
Cabe mencionar que en la central se registrará el evento mediante el mensaje
“ALARMA DECO USER ID: 1234567890” (Figura 54).
- 117 -
Figura 50.- Simulación de la conexión Central GSM y Receptor Digital
- 118 -
Figura 51.- Simulación de la Central GSM emitiendo mensaje de espera
- 119 -
Figura 52.- Confirmación de cambio de estado
- 120 -
Figura 53.- Sistema
Decodificadores
manual
de
Activación,
Registro
y
Bloqueo
de
- 121 -
Figura 54.- Simulación de mensaje de alarma
- 122 -
5.1. PRUEBAS DE TRANSMISIÓN
Las pruebas se las realiza sobre el diseño del circuito transmisor
implementado en protoboard, conectando el modulo GSM mediante el cable
de datos del celular al circuito de transmisión de acceso condicional (Figura
55) por medio de los puertos USART.
Figura 55.- Prueba de conexión Microcontrolador - Módulo GSM
Para comprobar que existe una transmisión correcta entre la Central GSM y
el decodificador, se envían los caracteres “A” y “B” por medio de un
mensaje a una velocidad de 2400 Mbps, de forma serial asíncrona, con ello
se asegura que no se altere la salida de datos al no haber implementado un
reloj de sincronización.
De la misma manera comprobamos la transmisión entre el microcontrolador
de la Central con el Módulo GSM se usa los comandos AT+CMGR=1 y
AT+CMGD=1 para leer y borrar el contenido de un mensaje de texto de
prueba enviado por el operador.
- 123 -
Los resultados de la transmisión de los caracteres A y B al decodificador no
presentaron problemas, pero los comandos AT si debido a los tiempos de
espera entre envío y recepción por parte del módulo GSM, inicialmente se
programó con un intervalo de 200 ms y después de las pruebas se asigno 500
ms.
Fue necesario también implementar un circuito de acoplamiento de voltajes
(Figura 56) debido al nivel que requiere el módulo para su funcionamiento,
específicamente 3.3V.
Figura56.- Prueba de comunicación Modulo GSM – Decodificador - Central
- 124 -
Figura57.- Prueba de Transmisión de Caracteres “A” Activar, “B” Bloquear
Figura58.- Prueba de comunicación con la Interfaz Visual
Las pruebas de visualización de mensajes que estarán presentes en la interfaz
visual del transmisor de acceso condicional, como se ve en la Figura 59, el
mensaje de Central GSM esperando corresponde al modo en espera de un nuevo
mensaje de activación por parte del operador que instala los equipos receptores.
- 125 -
Figura59.- Visualización del mensaje en la interfaz visual
5.1. PRUEBAS DE RECEPCIÓN
Para verificar que los caracteres A y B se reciben correctamente, el
decodificador activa un led azul o un verde respectivamente, Figura 60,
estos caracteres son enviados cuando el operador quiere activar vía SMS el
decodificador que se encuentre instalando. La recepción de los comandos AT
por parte del módulo GSM se lo hace de igual forma activando dos pares de
led azul y verde indicando que se ha leído el mensaje de entrada y que se ha
borrado el mismo mensaje respectivamente. Los tiempos de sincronización
entre envío y recepción de datos se asignó a 500 ms.
Con ello indicamos visualmente la parte de transmisión y recepción de datos
entre el módulo GSM con el decodificador, y entre el módulo GSM y su
microcontrolador.
- 126 -
Figura60.- Conexión del sistema con el receptor digital Azamérica
Figura61.- Pruebas de conexión con la central transmisora
- 127 -
Figura62.- Prueba de niveles de voltaje en el acceso receptor
5.2. PRUEBA DE ACTIVACIÓN
Para probar que el decodificador instalado se activa cuando el operador envía
un SMS con su número de Identificación, se procedió con las pruebas de
transmisión y recepción de datos para verificar que los caracteres
correspondientes llegan a su destino.
Características de los datos transmitidos para activar:
Formato de mensaje transmitido:
SMS
Contenido:
1234567890
Medio de transmisión:
Red GSM
Interpretación de SMS:
Formato UDP
- 128 -
Para la transmisión se usó un dispositivo celular normal en el que se creó un
mensaje de texto con el número de serie del decodificador y mediante la red
GSM se envía al número asignado que pertenece al Módulo de la Central
GSM. El mismo es recibido y mediante un control se establece si el número
de celular al que corresponde el origen del mensaje pertenece a un operador
de la empresa.
Las fallas que presenta esta prueba fue la de calentamiento de transistores
que regulan el voltaje ya que inicialmente se realizó una alimentación por
separado, se resolvió esto usando una fuente que provea más corriente al
circuito y aumentando otro regulador de voltaje.
Además se usó un respaldo de pilas de 3.3V para poder dar la señal de
alarma si el decodificador es violentado cuando se encuentre apagado.
- 129 -
Figura63.- Vista general de conexión de la Central GSM con el receptor
decodificador
5.3. RESULTADOS
En base a las pruebas técnicas, de medición y control realizados a los
sistemas actuales de acceso a contenidos, se determina que éstos no
presentan fallas en sus dispositivos electrónicos, pero si son vulnerables a la
manipulación y acceso indebido por personas ajenas al terminal.
El sistema implementado posee la seguridad que elimina esta vulnerabilidad
al ser diseñado una alimentación secundaria, lo que completa el siguiente
diseño final el cual consiste de:
Un sistema que codifica la señal que se transmite y un receptor que la
decodifica basándose en algoritmos que solamente la central y el receptor
- 130 -
conocen,
posee la electrónica necesaria para identificar los valores de
voltaje que se establecen, además, contiene un sistema de sensores que
aseguran su integridad dando aviso al proveedor si existe un acceso indebido
y bloqueando la señal hasta que un operador intervenga.
Tiene además, un sistema de activación remoto usando tecnología GSM, que
permite el registro de los usuarios abonados al momento de instalar su
dispositivo receptor.
El envió de mensajes o SMS para registrar un nuevo usuario en el sistema no
representa un problema ya que la central posee la programación necesaria
para evitar leer mensajes de números que no sean registrados como
operadores.
Con ello, el costo de implementar el sistema representa la seguridad que
necesita la empresa para no tener pérdidas por robo de señal, el mismo que
asciende a 500 dólares, tomando en cuenta que el medio que más representa
éste costo es el sistema GSM, ya que la electrónica necesaria para su
implementación se ubica en la central donde opera el proveedor, y 180
dólares que representa implementar el sistema condicional en cada uno de
los receptores de usuario final.
CONCLUSIONES
 El sistema de acceso condicionado mediante comunicación GSM permite
tener un control total del servicio prestado a los usuarios en forma remota.
 El sistema de acceso condicionado implementado presenta mayores niveles
de seguridad a nivel de hardware, en comparación a los sistemas actuales
utilizados por las operadoras proveedoras del servicio de CATV.
 Un resultado importante a tener en cuenta es la utilización de la
comunicación asíncrona. Esta comunicación nos facilita la interactividad
entre la plataforma GSM y el microcontrolador teniendo así el control
sobre el equipo receptor instalado al usuario final.
 Un parámetro a tener en cuenta en la selección del microcontrolador para la
implementación del sistema de acceso condicionado es la memoria y la
capacidad de procesamiento del mismo los cuales son proporcionales al
número de usuarios y servicios que la operadora de CATV proyecte en
función al medio.
 El dispositivo de acceso condicional transmisor y receptor deja abierta la
posibilidad de realizar una configuración más compleja a la desarrollada,
tanto en hardware como en software según las necesidades que presente la
empresa a nivel comercial y técnico según sus requerimientos.
 La implementación de un sistema condicionado en proveedoras de CATV
no representa costos significativos en comparación a las altas pérdidas
económicas que sufren las empresas por piratería.
RECOMENDACIONES
 Una vez concluido la implementación del sistema de acceso condicionado
en base a los resultados y conclusiones obtenidos sería recomendable
integrar los dos sistemas decodificadores en una misma placa, aumentando
así rapidez en el procesamiento, optimización en el espacio físico y la
reducción de costos de fabricación.
 Para la puesta en marcha de una empresa proveedora de CATV se
recomienda la adquisición de microprocesadores de mayor capacidad de
memoria, y menor arquitectura, además del uso de un módulo GSM
propio, satisfaciendo así los requerimientos tanto de los proveedores como
de los suscriptores actuales brindándoles mayor agilidad y servicio.
 Se recomienda anexar al diseño un sistema de comunicación que sea
dinámico, visual y estable que pueda interactuar con un computador, si se
requiere mejorar las características de la base de datos.
 Es recomendable en todo proceso de transmisión de información investigar
y desarrollar métodos y sistemas que garanticen la confiabilidad y
seguridad de la transmisión de información como parte importante del
sistema de comunicación.
 Es importante dar continuidad a todo tipo de proyecto de investigación
enmarcado a la búsqueda de soluciones a problemas reales de nuestro
entorno.
RESUMEN
Estudio e implementación de un sistema de acceso condicional para un servicio de tv
pagado de la Escuela de Ingeniería Electrónica en Telecomunicaciones y Redes de la
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
La razón principal del desarrollo de este tema es la vulnerabilidad en la transmisión de
los servicios que presentan los actuales proveedores de televisión pagada, por lo tanto, el
método aplicado es el de comunicación GSM con el fin de establecer un control seguro
de acceso al servicio.
El sistema implementado consta de dos circuitos, un codificador y un decodificador que
trabajarán en conjunto mediante comunicación GSM, simulando la operación de una
central proveedora con su respectivo cliente, cuya base de funcionamiento es el acceso
remoto que permitirá,
mediante codificación SMS, la activación del servicio a los
usuarios finales después de realizar la comprobación del número de serie de los equipos,
con ellos se asegura que el número de beneficiarios registrados serán únicamente
aquellos que paguen por este servicio.
Los resultados alcanzados a lo largo del proceso es la eficiencia de un sistema de acceso
que impide el robo de señal por parte de personas ajenas a la terminal.
Se concluye que una nueva forma de acceso condicional práctico y económico es la que
se presenta en el desarrollo de éste proyecto,
usando un sistema de intervención
microcontrolado que permite el acceso condicionado tanto física como remotamente.
Finalmente, se recomienda la realización de un estudio cuantificable que permita
incursión al mercado de este nuevo producto.
la
SUMMARY
Study and implementation of a conditional access system for a tv paid service of
the Telecommunications and Nets Electronic Engineering School at ESPOCH.
The main reason for the development of this theme is the vulnerability in the
transmission of the services that current Tv providers supply. Therefore, the
applied method is the GMS communication which aims to set a safe access control
to the service.
The implemented system is made up of two circuits, a coder and a decoder that
will work together through GMS communication, simulating the function of a
provider central with its corresponding client, which functioning base is the
remote access that will allow, through SMS codification, the service activation to
the final consumers after making a prove of the equipment series numbers, with
them it is assured that the number of registered benefactors will only be those that
pay for the service.
The results obtained throughout this process is the efficiency of an access system
that disables the signal theft by people strange to the terminal.
It is concluded that a new way of conditional access, practical and economical is
the one that is introduced in this project, using a micro controlled intervention
system that allows the conditioned access either physically or remotely.
Finally, it is recommended the development of a quantifiable study that allows a
marketing incursion to this new product.
ANEXOS
ANEXO 1
CIRCUITO GENERAL DEL SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO
CONDICIONAL
ANEXO 2
ESQUEMA DE CONEXIÓN DEL SISTEMA EN CONJUNTO
ANEXO 3
ESPECIFICACIONES
AZAMERICA S808
TÉCNICAS
RECEPTOR-DECODIFICADOR
ANEXO 4
CARACTERISTICAS TÉCNICAS MICROPROCESADOR 16f877A
BIBLIOGRAFÍA
INTERNET
1. ANTECEDENTES DE LA TELEVISIÓN PAGADA EN ECUADOR
http://www.hoy.com.ec/noticias-ecuador/la-television-pagada-fue-el-iniciodel-negocio302205 302205.html
2011/04/10
2. DESCRIPCIÓN DE TELEVISIÓN POR CABLE
http://es.wikipedia.org/wiki/Televisi%C3%B3n_por_cable
http://www.revistalideres.ec/2011-07-18/Mercados/Noticia
2011/05/21
3. PROVEEDORES DE TELEVISIÓN POR CABLE
http://tecnodatum.com/2010/05/el-50-de-las-empresas-de-tv-pagada-enecuador-son-ilegales/
2011/05/26
4. PUERTOS DE COMUNICACIÓN SERIAL
http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=USART
2011/06/03
5. USO DE LOS COMANDO AT
http://bluehack.elhacker.net/proyectos/comandosat/comandosat.html
2011/06/14
6. CÓMO FUNCIONAN LOS SMS
http://efektomagazine.com
2011/07/7
7. MANUAL DEL MICROCONTROLADOR 16F877
www.alldatasheets.com
2011/07/09
8. CONTROL DE ACCESO CONDICIONADO
www.taltechnologies.net/productos.php?main=3&id=22
www.karnet.com.ve/control_acceso.html
2011/08/29